二維材料家族再迎“小鮮肉”一枚。美國科學(xué)家近日表示，他們研制出了石墨烯的表親——錫原子組成的二維網(wǎng)狀物“錫烯”(Stanene)。 理論預測稱(chēng)，這種材料或能100%導電，研究人員希望盡快證實(shí)其優(yōu)異的電學(xué)屬性。不過(guò)也有人指出，還需要實(shí)驗進(jìn)一步證實(shí)新材料確為錫烯。
錫烯結構圖 2004年石墨烯的橫空出世，引發(fā)了科學(xué)家們對二維材料的廣泛興趣，迄今他們研制出了多種二維材料，包括硅烯、鍺烯等，這些材料大都擁有優(yōu)異的導電性，但從理論上來(lái)說(shuō)，錫烯更勝一籌。 2013年，斯坦福大學(xué)張守晟(音譯)領(lǐng)導的研究團隊發(fā)現，單層錫原子組成的錫烯，可能會(huì )成為世界上第一種能在常溫下達到100%導電率的超級材料，遠勝過(guò)近年來(lái)炙手可熱的石墨烯。 張守晟表示，錫烯或是一種拓撲絕緣體，在這種材料內，載荷子(如電子)無(wú)法到達材料的中心，只能在邊緣自由移動(dòng)。因此，材料內的雜質(zhì)無(wú)法阻礙電子的流動(dòng)，電流不會(huì )以熱的形式被浪費，導電率可達100%。這意味著(zhù)，錫烯或是輸送電流的完美的“高速公路”。 據英國《自然》雜志網(wǎng)站3日報道，張守晟團隊制造出錫烯后卻無(wú)法證實(shí)它確為拓撲絕緣體。他解釋說(shuō)，他們通過(guò)讓錫在真空中氣化，使錫原子漂到由碲化鉍制成的支撐表面上制造出了這種網(wǎng)狀物。盡管碲化鉍表面使二維錫烯晶體得以形成，但也會(huì )同錫烯相互作用，表現出不適合拓撲絕緣體的特性。 德國維爾茨堡大學(xué)物理學(xué)家拉爾夫*克萊森認為，現在還不能完全確定新材料就是錫烯。理論認為，二維錫網(wǎng)格應該形成搭扣蜂窩狀結構，原子交替向上彎曲形成有波紋的褶皺，張守晟團隊用掃描隧道顯微鏡只能看到原子向上的褶皺。不過(guò)，張守晟團隊堅信他們制造出了搭扣蜂窩狀結構，部分因為褶皺之間的距離符合理論預測。 克萊森表示，需要通過(guò)X射線(xiàn)衍射對網(wǎng)格結構進(jìn)行直接測量，從而確定新材料正是錫烯而非錫的其他組合。 |
