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石墨烯表親錫烯或已問世 100%的導(dǎo)電性能亟待證實(shí)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-08-05 來源:科技日報(bào)瀏覽次數(shù):132
   二維材料家族再迎“小鮮肉”一枚。美國科學(xué)家近日表示,他們研制出了石墨烯的表親——錫原子組成的二維網(wǎng)狀物“錫烯”(Stanene)。理論預(yù)測稱,這種材料或能100%導(dǎo)電,研究人員希望盡快證實(shí)其優(yōu)異的電學(xué)屬性。不過也有人指出,還需要實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)新材料確為錫烯。
  2004年石墨烯的橫空出世,引發(fā)了科學(xué)家們對二維材料的廣泛興趣,迄今他們研制出了多種二維材料,包括硅烯、鍺烯等,這些材料大都擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性,但從理論上來說,錫烯更勝一籌。
 
  2013年,斯坦福大學(xué)張守晟(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),單層錫原子組成的錫烯,可能會(huì)成為世界上第一種能在常溫下達(dá)到100%導(dǎo)電率的超級材料,遠(yuǎn)勝過近年來炙手可熱的石墨烯。
 
  張守晟表示,錫烯或是一種拓?fù)浣^緣體,在這種材料內(nèi),載荷子(如電子)無法到達(dá)材料的中心,只能在邊緣自由移動(dòng)。因此,材料內(nèi)的雜質(zhì)無法阻礙電子的流動(dòng),電流不會(huì)以熱的形式被浪費(fèi),導(dǎo)電率可達(dá)100%。這意味著,錫烯或是輸送電流的完美的“高速公路”。
 
  據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站3日報(bào)道,張守晟團(tuán)隊(duì)制造出錫烯后卻無法證實(shí)它確為拓?fù)浣^緣體。他解釋說,他們通過讓錫在真空中氣化,使錫原子漂到由碲化鉍制成的支撐表面上制造出了這種網(wǎng)狀物。盡管碲化鉍表面使二維錫烯晶體得以形成,但也會(huì)同錫烯相互作用,表現(xiàn)出不適合拓?fù)浣^緣體的特性。
 
  德國維爾茨堡大學(xué)物理學(xué)家拉爾夫·克萊森認(rèn)為,現(xiàn)在還不能完全確定新材料就是錫烯。理論認(rèn)為,二維錫網(wǎng)格應(yīng)該形成搭扣蜂窩狀結(jié)構(gòu),原子交替向上彎曲形成有波紋的褶皺,張守晟團(tuán)隊(duì)用掃描隧道顯微鏡只能看到原子向上的褶皺。不過,張守晟團(tuán)隊(duì)堅(jiān)信他們制造出了搭扣蜂窩狀結(jié)構(gòu),部分因?yàn)轳薨欀g的距離符合理論預(yù)測。
 
  克萊森表示,需要通過X射線衍射對網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接測量,從而確定新材料正是錫烯而非錫的其他組合。
 
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