石墨烯三明治中不可能出现的材料

原子通过共享电子结合在一起。这种情况发生的方式取决于原子类型，但也取决于温度和压力等条件。在二维 (2D) 材料中，例如石墨烯，原子沿着一个平面连接形成只有一个原子厚的结构，这导致了由量子力学决定的迷人特性。维也纳大学的研究人员与蒂宾根大学、安特卫普大学和 CY Cergy Paris 大学以及 Danubia NanoTech 合作，生产了一种由铜和碘原子夹在两个石墨烯片之间的新型二维材料。结果发表在《先进材料》杂志上。

新材料的设计既可以提高已知应用的效率，也可以提高以前现有材料无法实现的全新应用。事实上，在过去的一百年中，已经发现了数以万计的传统材料，例如金属及其合金。已经预测存在类似数量的可能的二维材料，但到目前为止，只有一小部分是在实验中产生的。造成这种情况的一个原因是许多这些材料在实验室条件下的不稳定性。

在最近的研究中，研究人员合成了稳定在石墨烯夹层中的二维碘化亚铜，这是正常实验室条件下不存在的材料的第一个例子。该合成利用氧化石墨烯多层的大层间距，使碘和铜原子扩散到间隙中并生长新材料。此处的石墨烯层具有对夹层材料施加高压从而变得稳定的重要作用。生成的夹层结构如图所示。

该研究的主要作者 Kimmo Mustonen 说：“通常，当我们第一次在显微镜图像中看到这种新材料时，会感到很惊讶。” “我们花了相当长的时间才弄清楚结构到底是什么。这使我们能够与以 Viera Skákalová 为首的 Danubia NanoTech 公司一起设计大规模生产它的化学工艺”，他继续说道。了解该结构是来自维也纳大学、蒂宾根大学、安特卫普大学和 CY Cergy 巴黎大学的科学家的共同努力。“我们必须使用几种电子显微镜技术来确保我们真的看到了铜和碘的单层，并在 3D 中提取了确切的原子位置，包括我们最近开发的最新方法”，第二主要作者 Christoph Hofer 补充道.

继二维碘化铜之后，研究人员已经扩展了合成方法以生产其他新的二维材料。“这种方法似乎是真正通用的，可以访问数十种新的二维材料。这是真正令人兴奋的时刻，”Kimmo Mustonen 总结道。