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學術動態丨Science子刊發表足球推薦網:納米科學研究所最新研究成果

發布時間:2019-09-30瀏覽次數:517作者:王琴來源:航空學院供圖:王琴責任編輯:王偉審核:高存法

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近日,科學子刊Science Advances在線發表了足球推薦網:納米科學研究所團隊足球推薦網:硼烯形狀與生長機制的研究成果。

晶體一般會以自己喜歡的形狀存在于自然界。例如,晶瑩透亮的鉆石具有正八面體的形狀,而日常用的食鹽則具有六方柱體的形狀。認識晶體的形狀不僅可以獲得晶體內部的原子排布、形成過程等很多有價值的信息,而且對工業加工、商業應用等起到重要的指導作用。一般來講,晶體的形狀是由其能量較低的晶面決定;這些晶面根據晶體的對稱性沿不同方向切成特定的形狀,使得晶體的總表面能達到最小。隨著近來二維原子晶體研究的興起,這類原子級厚的晶體的形狀受到了學術界的廣泛關注。不同于傳統的三維晶體,二維原子晶體的表面降維成了邊緣,其相應的形狀變成了各種各樣的多邊形。比如,石墨烯的形狀一般為六邊形,而六方氮化硼單層(俗稱白石墨烯)的形狀多見為三角形。

足球推薦網:納米科學研究所張助華教授團隊多年來對一種新興的由硼元素形成的二維原子晶體—硼烯開展了系統深入的研究。他率先準確預測了硼烯在襯底上的原子結構,被后續中、美兩個獨立課題組發表于Science等期刊上的實驗證實。最近,他與美國萊斯大學、美國西北大學和阿貢國家實驗室的研究組合作,對銀襯底上硼烯的形狀進行了多尺度理論計算和實驗研究。首先,他們通過理論計算和高分辨電鏡表征等手段確定了硼烯邊緣的原子結構,與硼烯的晶體結構顯著不同。在此基礎上,他們結合傳統的晶體生長理論和大規模第一性原理計算,從理論上掌握了硼原子在襯底上沿著硼烯邊緣是如何逐步經過多個物理和化學過程組裝并實現硼烯的生長。他們發現,按照這種生長體制得到的硼烯形狀為拉長的六邊形;通過調節生長溫度和硼原料濃度,硼烯的還可呈現為細長的針形結構和粗短的六邊形結構(如圖1)。

圖1:理論計算獲得的硼烯形狀和銀襯底上實驗生長的硼烯晶體

更為重要的是,這一理論結果被美國西北大學和阿貢國家實驗室課題組的聯合實驗完美地證實。該課題組利用先進的分子束外延技術在銀襯底上生長了硼烯晶體,發現硼烯的形狀確實從針形結構到粗短六邊形結構之間變化。此外,他們利用掃描透射電子顯微鏡表征發現硼烯的內部與邊緣的原子結構也均與上述理論預測一致,證明了理論和計算研究的強大能力。該成果有利于發展大面積、高質量硼烯的制備技術,而且使得可通過控制硼烯形狀促進其在微納器件、柔性電子、超導等領域的應用。

上述成果聯合發表于Science Advances。足球推薦網:為第一單位,張助華教授為論文的第一作者兼通訊作者,航空學院胡知力博士和美國西北大學劉曉龍博士為共同作者,阿貢國家實驗室Nathan Guisinger博士,共同通訊作者包括美國萊斯大學Boris Yakobson教授和西北大學Mark Hersam教授。

論文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaax0246

 


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