当你看到“2D材料”这个术语时,你的脑海中几乎肯定会浮现出石墨烯的鸡丝晶格。但研究人员有消息使用磷烯纳米带显著提高太阳能电池的效率这表明,磷正在争夺“神奇材料”的头衔,这种头衔通常与它的碳表亲联系在一起。

在过去的几年中,许多石墨烯的同原子主基类似物已经被预测、分离和测试。硅烯、锗烯、stanene、砷烯、锑烯、硼烯和磷烯都代表了基础科学和应用科学的发展方向。然而,增加二维材料研究深度的是范德华异质结构。

这些分层材料由不同的二维材料组成,如石墨烯、过渡金属氧化物、碳化物、氮化物或硫族化合物相互叠加。这些层是由范德华相互作用而不是化学键连接在一起的,这使得在没有晶格匹配的限制下混合和匹配不同的材料成为可能。它为科学家提供了一个创造超材料的平台,可以绕过单一材料系统的限制。

科技方面,我们在1月份曾报道过将加速范德华异质结构的研究。制造通常涉及速度、规模和质量之间的权衡,但通过设计一种集成晶圆规模增长、无接触模式和自动化组装的方法,它可以大量生产复杂但一致的组件。该系统的另一个突出之处在于它能够控制层间的扭转角度。

相互扭转相邻层提供了另一种调整范德华异质结构性质的方法。旋转这些层产生的超晶格可以产生奇异的基础物理学。科学家们认为,这些材料可以为实现实验上难以捉摸的物质状态提供一条途径,并作为研究量子材料的模拟平台。

石墨烯在平地上掀起了一场研究狂潮,并向意想不到的方向扩展,吸引了人们对基础研究和应用研究的兴趣。二维材料从实验室向实际应用的过渡将受到材料表征、器件设计和制造方面的进步的推动。2D材料是多学科研究的终极舞台,而越来越明显的是,科学只触及了其潜力的表面。