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科学家利用石墨烯合成了“不可能材料”:二维碘化亚铜,开创二维材料合成新时代!

由二维材料组成的异质结构已经在电子和磁学等技术领域开辟了许多新的可能性,但如果增加二维材料的数量和多样性,还可以实现更多。到目前为止,仅从环境条件下呈现层状相的材料中提取了几十个二维晶体,完全忽略了在其他温度和压力下可能存在的大量层状材料。

原子通过共用电子而结合在一起。这种情况发生的方式既取决于原子类型,也取决于温度和压力等条件。维也纳大学的研究人员与Tübingen大学、安特卫普大学、CY Cergy巴黎大学以及 Danubia NanoTech 合作,制造了一种新的二维材料,这种材料由铜和碘原子夹在两层石墨烯层之间制成。这种材料通常只在645到675 K之间的高温下以层状形式出现。研究结果发表在 Advanced Materials 上。

新材料的设计既可以提高现有材料应用的效率,也可以实现它们此前不具备的新功能。事实上,在过去的一百年中,人们已经发现了数以万计的传统材料,例如金属及其合金。此外,人们还预测了一些可能存在的二维材料,但到目前为止,只有一小部分是在实验中产生的。这是因为,这些材料在实验室条件下具有不稳定性。

该研究合成了稳定在石墨烯夹层中的二维碘化亚铜,这是首例成功合成的在实验室条件下能够存在的材料。这种合成利用了氧化石墨烯多层膜的大层间距,这使得碘和铜原子扩散到缝隙中并生长出新的材料。这里的石墨烯层有一个重要的作用,对夹层材料施加高压,从而使其变得稳定。所得到的夹层结构如图所示。

研究作者Kimmo Mustonen说:“当我们第一次在显微镜图像中看到这种新材料时,我们感到很惊讶。通过几种电子显微镜技术,我们确定真的看到了铜和碘的单层,并获取了确切的原子位置。”

研究人员表示,继二维碘化铜之后,他们已经扩展了合成方法以生产其他新的二维材料。而且,这种方法似乎是通用的,可以发现数十种新的2D材料。

文献信息:

Toward Exotic Layered Materials: 2D Cuprous Iodide

Advanced Materials

https://doi.org/10.1002/adma.202106922

素材来源:University of Vienna

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