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我研制出世界目前最薄钙钛矿二维材料

来源:科技日报2019-06-10 09:28

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  石墨烯因薄到单层碳原子的厚度,具有丰富多样的理化性质,其出现后,各种单层二维材料如雨后春笋般不断涌现。但是,原子层厚度的超薄二维材料仍是没有攻克的难题。6月6日,国际顶级期刊《自然》发表了南京大学科研团队一项成果,他们成功制备了原子层厚度的氧化物钙钛矿二维材料。该成果开启了一扇通往具有丰富强关联二维量子现象的大门。

  据研究团队带头人潘晓晴教授介绍,自2004年石墨烯被发现以来,以其为代表的各类二维原子晶体材料由于在信息传输和能源存储器件等领域的广泛应用前景而受到人们极大的关注。其中,钙钛矿氧化物由于过渡金属离子中的电子-电子相互作用,展示出多铁性和巨磁电阻等多种特殊的物理效应。但是,原子层厚度的超薄二维材料仍有待攻克。

  聂越峰教授课题组采用了一种分子束外延的薄膜生长技术,获得原子层厚度的高质量氧化物钙钛矿二维材料。王鹏教授课题组利用多种先进球差校正透射电子显微镜结构分析技术,直接观测到钙钛矿BiFeO3(铋铁氧体)薄膜在二维极限下出现若干新颖现象。

  据聂越峰介绍,电子在材料中的运动形式决定了材料的性能。在石墨烯等传统二维材料中,电子的运动相对自由,不太受其他电子的影响;而在很多氧化物钙钛矿材料中,电子之间存在很强的相互作用,正是这种电子间的强关联作用促成了包括高温超导在内的各种新奇的量子态。制备钙钛矿二维材料,在二维体系中加入这种电子间的强关联作用,有望发现更丰富而有趣的强关联二维量子现象。(记者 张晔)

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