对类石墨烯二维材料的堆叠而言，1+1=2这个等式不成立。
《自然》杂志3月6日报道，英国谢菲尔德大学(University of Sheffield)的物理学家们发现，当两种原子级的类石墨烯材料相互叠加时，它们的性质会发生变化。由此诞生的新型混合材料为新材料和新纳米器件的设计铺平了道路。类石墨烯材料的堆叠不涉及原子层的物理混合，也不需要化学反应，而是通过一种弱范德华力建立层间联系——和像胶带粘贴在物体表面一样。科学家们还发现，新型堆叠材料的性质可以通过扭转原子层精确控制，这将为纳米复合材料和纳米器件的操控提供较高的自由度。
通过堆叠材料层获得“异质结构”的思路可以追溯到20世纪60年代。例如半导体砷化镓被用于制造微型激光器。在半导体工业中，异质结构作为调控器件电子和光学特性的“工具”，已经得到了广泛应用。随着进入原子级二维晶体材料时代，更多新型异质结构涌现出来。它们由相对较弱的范德华力连接在一起。这类被称为“范德华异质结构”的新结构开启了一片新天地。研究人员通过叠加任意数量的原子级薄层材料来制造大量的“元”材料和新设备。这从传统三维材料的角度来讲是难以想象的。
在该项研究中，研究人员使用了基于过渡金属二硫化合物（TMDs）的范德华异质结构。它的层状结构与石墨的结构很相似。研究人员发现，当两种原子级TMDs叠合成一个结构时，它们的性质就会产生“杂交”。谢菲尔德大学物理与天文学系教授Alexander Tartakovskii说：“两种材料会相互影响，改变彼此的性质。其结果使我们获得了一种全新的独特‘元’材料。在这里，一加一不等于二了。我们还发现，性质的‘杂交’程度与每层原子晶格之间的扭曲强相关。当原子层发生扭曲时，异质结构中会出现莫尔超晶格。莫尔超晶格的周期由扭曲角度决定。”
科学家们认为，这项研究展示了原子级“杂交”材料在新材料、新设备设计方面的巨大潜力。Tartakovskii教授补充说：“通过我们的研究，范德华异质结构中，原子级材料之间相互作用的更复杂的图景浮现在大家面前。它为研究人员提供了可以获取特殊的可调材料属性的机会，如电导率、光学响应和磁性等。”研究人员计划作进一步的研究，以探索更多的材料组合，并分析其性能。
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编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：唐林芳
期刊来源：《自然》
期刊编号：0028-0836
原文链接：
https://phys.org/news/2019-03-equal-graphene-like-d-materials.html
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