在二維材料中創建完美的邊緣

石墨烯等超薄材料有望在納米科學和技術領域掀起一場革命。瑞典查默斯工業大學的研究人員在《自然通訊》上發表了一項研究，他們提出了一種使用“魔術”化學物質控制二維材料邊緣的方法。

博士后研究員Battulga Munkhbat表示：“我們的方法可以輕松且可擴展地控制原子的邊緣，方法既簡單又可擴展，僅使用溫和的加熱以及豐富的環保化學物質(例如過氧化氫)即可。查爾默斯理工大學物理系博士，論文的第一作者。

像單個原子層一樣薄的材料被稱為二維或二維材料。最著名的例子是石墨烯及其半導體類似物二硫化鉬。通過研究這種材料固有的一個特殊特性-它們的優勢，可以使該領域的未來發展受益。控制邊緣是一個具有挑戰性的科學問題，因為與二維材料的主體相比，邊緣有很大不同。例如，在過渡金屬二鹵化物(稱為TMD，例如上述的二硫化鉬)中發現的特定類型的邊緣可以具有磁性和催化性質。

典型的TMD材料的邊緣可以兩種不同的形式存在，即鋸齒形或扶手椅形。這些替代品是如此不同，以至于它們的物理和化學性質完全不同。例如，計算預測之字形邊緣是金屬和鐵磁性的，而扶手椅狀邊緣則是半導體和非磁性的。與物理特性的這些顯著變化相似，人們可以預料鋸齒形和扶手椅狀邊緣的化學特性也有很大不同。如果是這樣，則某些化學物質可能會溶解扶手椅的邊緣，而使之字形不受影響。

現在，恰爾默斯研究人員已經發現了這種神奇的化學藥品，其形式為普通的過氧化氫。起初，研究人員對新結果完全感到驚訝。

“不僅是一種邊緣比其他邊緣占優勢，而且生成的邊緣非常鋒利，幾乎是原子銳利的。這表明'魔術'化學物質以所謂的自限性方式起作用，不需要的材料逐個原子地出現，最終導致邊緣處于原子上的銳利極限。所產生的圖案遵循原始TMD材料的晶體學取向，產生出美麗的，原子上銳利的六角形納米結構，” Battulga Munkhbat說。

“一個非常令人著迷的發展”

這種新方法包括將標準的自上而下的光刻方法與新的各向異性濕法刻蝕工藝相結合，因此可以在二維材料中創建完美的邊緣。

Timur Shegai說：“這種方法為范德華材料(分層2D材料)開辟了前所未有的新可能性。我們現在可以將邊緣物理與2D物理結合在一種材料中。這是一個非常令人著迷的發展，”查爾默斯大學物理系副教授，研究項目負責人。

這些及其他相關材料通常會引起重大的研究關注，因為它們使納米科學和技術領域取得了重大進展，其潛在應用范圍從量子電子學到新型納米器件。這些希望體現在由查爾默斯理工大學協調的歐洲有史以來最大規模的研究計劃-石墨烯旗艦計劃中。

為了使這項新技術可用于研究實驗室和高科技公司，研究人員成立了一家初創公司，提供高質量的原子級銳利TMD材料。研究人員還計劃進一步開發這些原子尖的超材料的應用。