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我研制出世界目前最薄鈣鈦礦二維材料

科技日報 2019-06-10 15:50:52

石墨烯因薄到單層碳原子的厚度,具有豐富多樣的理化性質,其出現后,各種單層二維材料如雨后春筍般不斷涌現。但是,原子層厚度的超薄二維材料仍是沒有攻克的難題。6月6日,國際頂級期刊《自然》發表了南京大學科研團隊一項成果,他們成功制備了原子層厚度的氧化物鈣鈦礦二維材料。該成果開啟了一扇通往具有豐富強關聯二維量子現象的大門。

據研究團隊帶頭人潘曉晴教授介紹,自2004年石墨烯被發現以來,以其為代表的各類二維原子晶體材料由于在信息傳輸和能源存儲器件等領域的廣泛應用前景而受到人們極大的關注。其中,鈣鈦礦氧化物由于過渡金屬離子中的電子-電子相互作用,展示出多鐵性和巨磁電阻等多種特殊的物理效應。但是,原子層厚度的超薄二維材料仍有待攻克。

聶越峰教授課題組采用了一種分子束外延的薄膜生長技術,獲得原子層厚度的高質量氧化物鈣鈦礦二維材料。王鵬教授課題組利用多種先進球差校正透射電子顯微鏡結構分析技術,直接觀測到鈣鈦礦BiFeO3(鉍鐵氧體)薄膜在二維極限下出現若干新穎現象。

據聶越峰介紹,電子在材料中的運動形式決定了材料的性能。在石墨烯等傳統二維材料中,電子的運動相對自由,不太受其他電子的影響;而在很多氧化物鈣鈦礦材料中,電子之間存在很強的相互作用,正是這種電子間的強關聯作用促成了包括高溫超導在內的各種新奇的量子態。制備鈣鈦礦二維材料,在二維體系中加入這種電子間的強關聯作用,有望發現更豐富而有趣的強關聯二維量子現象。 (齊琦 記者張曄)

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