超分子自组装构建量子材料新路径:蜂窝-笼目混合晶格中观测到拓扑边缘态
日本物质材料研究机构(NIMS)领衔、包括德国基尔大学在内的联合团队利用有机分子自组装构建二维结构,同时呈现蜂窝与笼目(Kagome)两种晶格特性,并观测到拓扑材料特有的边缘态。成果为超分子路线构建量子材料开辟新方向。
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日本物质材料研究机构(NIMS)领衔、包括德国基尔大学在内的联合团队利用有机分子自组装构建二维结构,同时呈现蜂窝与笼目(Kagome)两种晶格特性,并观测到拓扑材料特有的边缘态。成果为超分子路线构建量子材料开辟新方向。
中科院化学所与哥本哈根大学团队在ChemRxiv发布二维金属有机框架(MOF)薄膜化学气相沉积(CVD)合成策略:预沉积HHTP配体薄膜与铜乙酰丙酮蒸气反应,在4英寸晶圆上直接制得高结晶Cu3(HHTP)2薄膜,厚度15-100纳米可调,换用镍、铂前驱体可通用化扩展,薄膜展现光控突触记忆特性,为MOF电子学走向器件化打通关键制备瓶颈。
印度研究团队基于第一性原理密度泛函理论计算表明,二维六方氮化铍(h-Be3N2)是带隙1.74 eV的直接带隙半导体,带边位置在中性/碱性条件下可同时满足析氢与析氧电位,具备可见光驱动整体光催化分解水的潜力,论文10月7日提交arXiv。
加州大学洛杉矶分校段镶锋团队在《自然-化学》发文,通过在1T-TaS₂二维材料层间插入精氨酸分子,将commensurate电荷密度波(CCDW)态的稳定温度从低温区提升至330K(约57°C),为室温下调控关联电子态提供了分子工程策略。
澳大利亚TMOS中心在Nature Photonics发表综述,指出二维范德华晶体通过改变堆叠与扭转方式即可调谐量子光源的频率、相位与偏振,配合微型机电系统有望把固定的量子光子芯片升级为可编程平台,但亮度、光子纯度与相干性仍落后于量子点领先方案。
9月24日《自然·化学》发表研究,利用Br/I卤素尺寸差异引导的配体取向编程,实现同一配体构建的二维共轭金属有机框架中拓扑与双金属节点排布的同步控制,为半导体MOF在电子器件中的应用提供可设计合成路径。
9月23日提交至arXiv的论文开发了一套高通量第一性原理计算工作流,对结构多样的二维有机-无机杂化钙钛矿同时开展光伏效率(SLME)筛选与非线性移位电流计算,发现有机间隔基化学显著影响材料的体相光伏响应,为加速发现具有实验价值的二维钙钛矿光伏材料提供了系统路线。
9月23日《自然·材料》刊文:北京航空航天大学与南洋理工大学团队提出'吸附-转化'合成策略,可制备Fe、Co、Ni、Cu、Pd基超薄金属间化合物和高熵合金单晶,解决其热力学不稳定与动力学不可控难题。
劳伦斯伯克利实验室与UC Berkeley等机构在Nature发表研究,开发出可解析二维半导体中异常电子态的新成像方法。Mike Crommie与Feng Wang团队表示,该方法为发现前所未见的电子行为、开发极限微缩下的新型半导体器件打开大门,对后摩尔时代2D半导体器件工程具有重要意义。
研究人员将碳纳米管纤维与MXene结合成仿"砖-泥浆"层状结构的超薄复合膜,厚度仅17.5微米(约发丝五分之一)即实现约90dB电磁屏蔽效能(遮断逾99.9999999%入射电磁波)并兼具低红外发射率隐身能力,面向战斗机、无人机等装备的柔性防护。
研究人员通过第一性原理计算证明,氮功能化二维MBene材料V2BN2具备优异的锂钠离子电池负极应用潜力:对锂、钠的理论比容量分别高达1524和762mAh/g,开路电压仅0.73V和0.23V,且通过声子谱与分子动力学验证了稳定性,9月10日提交至arXiv。
维也纳大学Jani Kotakoski团队在Nature Communications发表研究,证明六方氮化硼(白石墨烯)纳米孔形状可在原子尺度精确控制:超高真空中电子辐照产生圆形孔,引入微量氧气则生成氮封端的三角形孔。机理是电子束将分子氧裂解为活性物种选择性刻蚀硼原子,物理“钻孔”与化学刻蚀竞争决定孔形,为过滤、DNA测序、催化和量子技术打开定制空间。
发表于Nature Electronics的研究中,阳明交大与台积电团队在原子级薄二硫化钼表面沉积0.3纳米铝层并氧化为约0.42纳米氧化铝缓冲层,解决了2D半导体无悬挂键表面难以均匀沉积绝缘体的难题,制成绝缘层等效约1纳米二氧化硅的MoS2晶体管,兼具低漏电、高迁移率与栅控能力,为2D半导体走向先进制程提供界面工程路径。
维也纳大学Jani Kotakoski团队在《自然·通讯》发表研究,证明六方氮化硼(白石墨烯)纳米孔形状由电子辐照环境决定:超高真空形成圆形孔,引入微量氧气则因氧介导化学刻蚀形成氮终止边缘的三角形孔。该技术面向过滤、DNA测序、催化与量子技术等应用。
曼彻斯特大学国家石墨烯研究所在Advanced Materials发文,天然蛭石层间仅数埃米高的通道对压力、电压和pH多stimuli响应地改变离子输运,与奥斯汀分校合作提出修正表面电荷调控模型解释该行为,为自适应纳米流体与能量转换器件提供新思路。
密度泛函理论计算显示,Li/Na/K功能化的二维C5N单层材料对氢分子的吸附强度显著提升,单层最多可稳定容纳六个金属掺杂原子,为轻质储氢材料设计提供了新的理论候选体系。论文9月4日提交arXiv。