【科学前沿】《自然•通讯》刊发材料学院翟天佑教授团队研究成果

发布时间:2019-10-25浏览量:14874

  10月17日,质料学院质料成形与模具技术国度重点实验室新质料与器件研究中心团队在《自然·通讯》(Nature Communications)上发表了对于二维分子晶体的非常新研究功效“Two-dimensional inorganic molecular crystals”(二维无机分子晶体)。该事情由质料学院翟天助传授团队、斯坦福大学崔屹传授团队和深圳大学张秀文传授团队共同同盟实现。质料学院2017级博士后韩伟为论文作者,深圳大学黄浦博士为论文共同作者,翟天助传授和崔屹传授为论文的通讯作者。

  二维分子晶体,是一类由分子通过范德华力结合的新兴超薄晶体质料。与二维原子晶体相比,二维分子晶体具备诸多怪异的优势,比方可大面积自组装、可设计的分子布局、可调控的分子性质、多样性的分子品种、优异的透明性以及柔韧性等。因为其突出的物理、化学性质,二维分子晶体希望运用于下一代半导体工业、光电器件、柔性器件、传感、催化和智能科技等平台。然而,目前研究的二维分子晶体仅仅范围于有机分子,无机分子晶体还鲜有报道。大多数有机分子对空气和热不稳定,易影响器件性能和现实运用。无机分子具备稳定性好、老本便宜等诸多优势,短长常有潜力的半导体质料。但是,作为一类新型的二维质料,二维无机分子晶体(two-dimensional inorganic molecular crystals, 2DIMCs)的可掌握备面对着很多搦战。比方,传统的机械剥离或者液相法制备的样品往往出现小尺寸、厚度大、多晶相称缺点,而气相法获得的薄膜常出现表面描写不均匀、结晶质量不上等题目。因此,开发一种可以制备大面积、高质量的二维无机分子晶体的策略是目前关联平台面对的一个庞大搦战。

  在该研究中,翟天助传授团队成功制备出薄至单分子层(约0.64nm)的二维Sb2O3无机分子晶体。团队成员通过实验结合计较发现,通过在气相合成中引入钝化剂,能防备质料的异相成核,且能抑制低能晶面的发展,使分子晶体沿高能晶面横向发展,从而获得单晶纳米片。此钝化剂辅助气相沉积(PAVD)的合成技巧还能扩大到其余二维无机分子晶体的制备中。团队成员通过原位拉曼光谱发现,α相Sb2O3分子晶体可在升温条件下转变为β相Sb2O3链状晶体,而在降温时又可回到α相,是一个可逆相变历程。此相变历程还可通过原位透射电镜干脆调查。通过对质料进行电子束辐照和加热,团队成员调查到了分子晶体从α相到β相的原子级布局变更历程,发现中心相和相边界的挪动对新相的形成起到紧张用途。该项事情初次将二维分子晶体的概念从有机分子引入到无机分子,极大地扩大了分子晶体研究平台,为来日二维分子晶体在电子、光电以及相变器件的运用翻开了一个新的地势。

  

  该研究获得国度杰出青年基金,博士后基金,湖北省创新群体,中央高校根基科研业务费等项目的资助。


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