作者:乔婧思; 季威 期刊:《科学观察》 2019年第06期
确定材料和器件的结构是未来电子功能器件发展的关键,而材料的发展决定了未来器件构筑的方向。目前行业普遍认为下一代电子功能器件的特征尺寸将先到达10纳米左右,进而发展到构建几纳米尺度的电子器件和能源转换、存储器件。二维材料是一种新兴的纵向尺寸只有单个或几个原子厚度的纳米薄片状材料.
二维(2D)材料的出现由于其良好的物理特性及对未来纳米电子设备的潜在应用,而引起了研究者的关注。Cr 2Ge 2Te 6(CGT)中的二维铁磁性已得到证明,然而对于二维CGT,一直缺乏电子输运特性与电场效应的研究。文中制备并鉴定了厚度仅为几nm的CGT铁磁薄片,这为由各种2D材料组成的范德华结构提供了前提条件,并进一步的展示了通过电场效应对2D CGT设备通道电阻进行的大幅度调制。实验结果证明了2D CGT栅极电压的可调性,同时也证明了铁磁2D...
年轻,稳重,对生活和工作充满热情,这是很多人对中科院物理所副研究员黄元的第一印象。工作中,黄元一向没有节假日的概念,除非实在没有思路,才会暂时休息两天。他坦言,尽管大部分的科研过程是一些重复性的工作,但一些偶然的小发现常常会带给他意外的惊喜。生活中的他酷爱体育,篮球,足球,乒乓球和长跑均有涉猎。2019年他还参加了伦敦全程马拉松。
作者:赵文军; 秦疆洲; 尹志凡; 胡霞; 刘宝军 期刊:《化学进展》 2019年第12期
MXenes是一类新型的二维(2D)过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物的总称,在物理、化学、材料科学和纳米技术领域产生了巨大的影响。MXenes材料在制备过程中,表面会生成羟基、氟等基团,表面具有亲水性和良好的可见光响应,加上其自身具有比表面积大、活性位点丰富等优点,使其成为一种新兴的光催化材料。本文主要对MXenes及其复合材料在光催化领域的最新研究进展进行总结,简要介绍了MXenes材料的合成方法及理化性质,着重介绍了MXenes及...
作者:张宝军; 王芳; 沈稼强; 单欣; 邸希超; 胡凯; 张楷亮 期刊:《物理学报》 2020年第04期
采用原位共生长化学气相沉积法,以Co3O4、MoO3、Se粉末为前驱物,710℃下在SiO2衬底上生长掺钴MoSe2纳米薄片,分析讨论氢气含量对其生长及调节机理的影响.表面形貌分析表明,氢气的引入促进了成核所需的氧硒金属化合物以及横向生长中需要的CoMoSe化合物分子的生成;AFM(Atomic Force Microscope)结果表明氢气有利于生长单层二维超薄掺钴MoSe2.随着Co3O4前驱物用量的增加,样品的拉曼和PL(Photoluminescence)谱图分别表现出红移和蓝移现...
中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室在石墨烯(Graphene)薄膜研制及其摩擦学性能研究方面获得新进展。石墨烯是目前世界上公认的最薄的二维材料(厚度只有0.335nm),该研究有望为微米/纳米机电系统(MEMS/NEMS)提供一种新的润滑体系,具有十分重要的科学和现实意义。
“人类过去4000年的发展,从瓷器时代到青铜时代再到铁器时代,每个时代都有一种代表性材料。我们现在生活在塑料与硅的时代,这也是今天人类文明的代表性材料。下一步是什么呢?”在近日举行的2019中国科幻大会“科技与未来”专题论坛上,2010年诺贝尔物理学奖得主、英国曼彻斯特大学物理学教授安德烈•海姆问道。而他自己给出的答案是:二维材料。
近年来,纳滤膜在水质净化、石油化工、生物医药等领域中发挥着越来越重要的作用。单原子层厚的二维材料是构建高性能纳滤膜的理想构筑单元1。大量研究集中在调控叠层二维材料膜的层间距实现水和离子的精确筛分2。同时,在二维材料面内构筑纳米孔进行分离也是这些年的研究热点。然而,目前实验研究仅局限于对小面积(微米尺度)原子层厚纳米孔二维材料膜的概念性验证3。如何将该类膜大面积化并保留其优异的分离性能是满足实际应用的关键...
作者:李家意; 丁一; 张卫; 周鹏 期刊:《物理化学学报》 2019年第10期
近些年来,石墨烯、黑磷和过渡金属二硫化物以及其他二维材料受到了越来越多的关注。凭借其独特的结构和优异的电学、光学特性,这些二维材料在光电器件中得到了广泛应用,具有良好的发展潜力。本文概述了二维材料在光电探测器领域的最新研究进展,介绍了一些常见的二维材料及其制备方法,阐述了光电探测器件的基本原理和评价参数,以及回顾了二维材料及其异质结构在光电探测器中的应用,最后总结了该领域仍然面临的挑战并对其未来的发展...
作者:程龙; 刘公平; 金万勤 期刊:《物理化学学报》 2019年第10期
以石墨烯代表的二维材料已经成为新型高性能膜的纳米构建单元。原子级厚度的纳米片有利于制备超薄膜,极大提升膜的通量;与此同时,可实现在亚纳米级别精度下操纵传输通道实现精确的分子筛分,在气体分离领域有着广阔的前景。本文简要综述了二维材料膜在气体分离领域的最新突破性研究,重点介绍了如何实现亚纳米级别的二维通道,结构完整的二维纳米片的剥离方法及气体传输特性可调节的层间通道,并分析了二维材料膜发展面临的挑战和机遇...
作者:杜春保; 胡小玲; 张刚; 程渊 期刊:《物理化学学报》 2019年第10期
二维材料的超薄原子层结构使其具有独特的力学性能、导热导电性以及巨大的比表面积,在能源存储、催化、传感和生物医学等领域引起了国内外学者的广泛关注。将二维材料与具有生物活性的生物大分子相结合可以为开发具有优异电学、力学和生物学功能的特种功能材料提供新的方法和途径。近年来,科研工作者针对这一方向展开了广泛的研究,取得了一系列重要的成果,使二维材料与生物大分子的结合与应用成为了新的研究热点。本文综述了近年来...
作者:郭一伯; 庞华; 刘大猛 期刊:《表面技术》 2020年第01期
目的探索横向应力场对原子尺度摩擦能量耗散的调制规律。方法采用微机械剥离方法制备单层至多层MoS2样品,利用光学显微镜、高波数拉曼光谱、低波数拉曼光谱精确确定MoS2的层数。通过原子力显微镜,对单层至多层MoS2进行原子尺度摩擦实验,探索横向应力场对原子尺度摩擦参数及摩擦能量耗散的调制规律。基于独立振子模型,分别评价等效刚度k和表面势垒U0对MoS2原子尺度摩擦行为的影响,并通过独立振子模型计算MoS2原子尺度摩擦能量耗散。...
超构表面(metasurface)作为一种人工二维材料,利用亚波长尺度的单元结构与入射电磁波的相互作用可以实现对电磁波振幅、相位和偏振的高效调控。相较于传统器件,超构表面具有低剖面、高集成度以及多功能化等优势,因此受到了人们的广泛关注。
作者:李远瞳; 汪国睿; 戴兆贺; 侯渊; 缪泓; 刘璐琪; 张忠 期刊:《实验力学》 2019年第05期
二维材料因其独特的晶体结构、新奇的物理特性和优异的力学性能,在光电器件、微纳机电系统等诸多领域有着广阔的应用前景,其中力学性能对于器件的制备、功能性、稳定性以及服役寿命等方面尤为重要。本文提出了一种测量二维材料杨氏模量的普适性实验方法,借助通孔鼓泡技术对材料进行连续可控加载,同时结合原子力探针技术原位表征其力学响应。该技术较好地解决了文献中常用恒定分子数鼓泡技术在测试二维材料杨氏模量中存在的加载周期...
澳大利亚开发出纳米'弹簧'可清除水中塑料据报道,目前,大量塑料垃圾流入河流和海洋,严重威胁环境,并破坏动物、人类和生态系统的健康。如何清除水中的塑料微粒同时又不伤害微生物呢?最近,澳大利亚研究人员开发出一种新方法,他们利用微螺旋状碳基磁性材料制成一种'弹簧',可有效清除水中的塑料。相关研究近日发表在《物质》上。“塑料微粒在水中吸附了各种有机和金属污染物,水生动物一旦误食,这些有害物质就会释放到它们体内,并在食...
作者:容誉; 曾宪哲; 相明雪; 章萍 期刊:《硅酸盐通报》 2019年第12期
MXenes是一种新型二维晶体材料,由过渡金属及碳/氮元素组成,具有与石墨烯类似的结构,在力学性能、抗氧化性、导电性和亲水性等方面表现优异,可广泛应用于多个领域。综述了MXenes的制备方法及形态结构形态,概述了其在电化学、催化、吸附、储氢等领域的应用性能及有关机理,并对MXenes材料的应用前景做出展望。
作者:黄炳铨; 周铁戈; 吴道雄; 张召富; 李百奎 期刊:《物理学报》 2019年第24期
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了带缺陷的二维类石墨烯结构的ZnO(graphenelike-ZnO,g-ZnO)的几何结构、电子结构、磁性性质和吸收光谱性质.研究的缺陷类型包括锌原子空位(VZn_g-ZnO)、氧原子空位(VO_g-ZnO)、氮原子取代氧原子(NO_g-ZnO)和表面吸附氮原子(N@g-ZnO).研究发现:NO_g-ZnO体系和N@g-ZnO体系形变较小,而空位体系会引入较大的形变;g-ZnO本身无磁矩,引入Zn空位后,VZn_g-ZnO体系总磁矩为2.00μB;VO_g-...
作者:吴晗; 吴竞宇; 陈卓 期刊:《物理学报》 2020年第01期
本文研究了由超表面-介质间隔层-分布式布拉格反射器(distributed Bragg reflector,DBR)构成的等离激元微腔结构中的Tamm等离激元及其与激子间的相互作用.利用超表面中的结构参数变化能够调控光在其表面的反射位相这一特性,可以在微腔结构的介质间隔层厚度保持不变时,通过调节超表面的结构参数来调控微腔结构所支持的Tamm等离激元模式的共振位置,从而为Tamm等离激元模式的调控提供更多自由度.相比于传统金属薄膜-介质间隔层-DBR结...
石墨烯是一种二维材料,具有高导电率、高强度、高导热率等多种特性,在计算机、太阳能电池板、传感器和医疗设备等多个制造领域具有极大作用。过去人们常用化学沉积法生产石墨烯,但由于在高温真空等条件下制造,导致生产成本高,阻碍了石墨烯的商业化大规模生产。