重大進(jìn)步：發(fā)現(xiàn)石墨烯帶來的二維材料變革，展現(xiàn)出不俗的超能力！

自從2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，由單層原子組成的二維材料引起了人們的極大關(guān)注。它們具有獨(dú)特的電學(xué)、光學(xué)和機(jī)械性能，如高導(dǎo)電性、柔韌性和強(qiáng)度，這使它們成為激光、光伏、傳感器和醫(yī)療應(yīng)用等領(lǐng)域很有前景的材料。當(dāng)一張二維材料被放在另一張上并稍微旋轉(zhuǎn)時(shí)，扭曲可以從根本上改變雙層材料的性質(zhì)，并導(dǎo)致產(chǎn)生奇異的物理行為，比如高溫超導(dǎo)等。

非線性光學(xué)（激發(fā)激光和數(shù)據(jù)傳輸）以及結(jié)構(gòu)超潤滑性（一種新發(fā)現(xiàn)的機(jī)械特性）研究人員才剛剛開始了解。對(duì)這些性質(zhì)的研究，催生了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，被稱為扭轉(zhuǎn)電子學(xué)，之所以這么叫，是因?yàn)樗桥で碗娮訉W(xué)的結(jié)合。阿爾托大學(xué)科學(xué)家與國際同行合作，現(xiàn)在首次開發(fā)出一種在足夠大的尺度上，制作這些扭曲層的新方法，其研究發(fā)表在《自然通訊》期刊上。

圖示：層與層之間扭曲角控制著晶體的對(duì)稱性，可以導(dǎo)致各種有趣的物理行為，如非傳統(tǒng)的超導(dǎo)電性、隧穿電導(dǎo)、非線性光學(xué)和結(jié)構(gòu)的超潤滑性等。

研究轉(zhuǎn)移單原子層二硫化鉬(MoS2)的新方法，使研究人員能夠精確控制面積高達(dá)1平方厘米層之間的扭曲角度，使其在大小上打破紀(jì)錄，而層間扭角的大范圍控制，是扭轉(zhuǎn)電子學(xué)未來實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。研究的主要作者之一、阿爾托大學(xué)杜羅軍（音譯）博士說：該扭曲方法使我們能夠在比以往更大的范圍內(nèi)，調(diào)整堆疊多層二硫化鉬結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，扭曲方法也可以適用于其他二維分層材料。

全新研究領(lǐng)域的重大進(jìn)步

由于扭振研究是在2018年才引入的，在扭曲材料走向?qū)嶋H應(yīng)用之前，仍然需要基礎(chǔ)研究來更好地了解它們的性質(zhì)。沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)是最負(fù)盛名的科學(xué)獎(jiǎng)之一，頒發(fā)給了他。今年，拉菲·比斯特里策、巴勃羅·賈里洛-赫雷羅和艾倫·H·麥克唐納因他們?cè)陔p曲電子學(xué)方面的開創(chuàng)性研究而獲獎(jiǎng)，這表明了這個(gè)新興領(lǐng)域有改變游戲規(guī)則的潛力。以前的研究已經(jīng)證明，通過傳送法或原子力顯微鏡針尖操縱技術(shù)，可以在小范圍內(nèi)制造出所需的扭轉(zhuǎn)角度。

樣本大小通常在10微米左右，小于一根頭發(fā)的大小，研究還制備了較大的幾層膜，但層間扭轉(zhuǎn)角是隨機(jī)的。現(xiàn)在，研究人員可以使用外延生長方法和水輔助轉(zhuǎn)移方法來生長大尺寸薄膜。由于在轉(zhuǎn)移過程中不需要聚合物，樣品的界面相對(duì)干凈。通過控制扭角和超凈的界面，研究人員可以調(diào)整物理性質(zhì)，包括低頻層間模式、能帶結(jié)構(gòu)以及光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，而且這項(xiàng)研究對(duì)于指導(dǎo)基于二維材料雙向電子學(xué)的未來應(yīng)用具有重要意義。

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博科園｜研究/來自：阿爾托大學(xué)

研究發(fā)表期刊《自然通訊》

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