單層錫烯的案例
《自然·材料》重磅：中美合作制備出石墨烯兄弟——單層錫烯！
近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心教授王兵和副教授趙愛迪研究團隊與清華大學助理教授徐勇、教授段文暉以及美國斯坦福大學教授張首晟合作，成功制備出具有純平蜂窩結構的單層錫烯，并結合第一性原理計算證實了其存在拓撲能帶反轉及拓撲邊界態。相關研究成果11月5日在線發表在《自然·材料》（Nature Materials）雜志上。
類石墨烯結構的IV族元素二維晶體材料及其物性研究，是當前凝聚態物理學和材料科學領域的重要焦點。其中，基于元素錫(Sn)的二維類石墨烯晶體錫烯(Stanene)因其具有很強的電子自旋-軌道耦合，被認為是繼石墨烯后又一種具有優越物理性質的新型量子材料。2013年前后理論物理學家們預言，錫烯中由于pxy軌道具有遠強于pz軌道的自旋軌道耦合效應，因此s-p軌道的能帶反轉可以在布里淵區中心打開數百毫電子伏的巨大能隙；更巧妙的是，由于pxy軌道是平面內的，所以其拓撲性更為魯棒，不易受到襯底和吸附物的影響和破壞。因此，錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體，有望實現室溫量子自旋霍爾效應，在拓撲電子學器件應用方面具有重要意義。理論同時還預言了錫烯有可能被調控實現拓撲超導態、優越的熱電效應、近室溫的量子反常霍爾效應等新奇特性。過去幾年中，國內外多個研究組在不同的襯底表面制備了單層錫烯，但由于受襯底影響，這些已制備出的錫烯都具有非平面的翹曲結構且均未表現出拓撲物性。如何制備出具有拓撲特性的錫烯，成為二維類石墨烯材料物性研究亟待突破的重要難題。
純平蜂窩結構錫烯的制備和原子尺度形貌圖（1-3）、結構模型（4-5）、理論計算（6）和實驗觀測到的電子能帶結構（7-8）。
經過近三年反復摸索，研究團隊利用低溫分子束外延技術成功制備出了具有拉伸晶格結構的單層錫烯。
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近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心王兵教授和趙愛迪副教授研究團隊與清華大學徐勇助理教授、段文暉教授以及美國斯坦福大學張首晟教授合作，成功制備出具有純平蜂窩結構的單層錫烯，并結合第一性原理計算證實了其存在拓撲能帶反轉及拓撲邊界態。
相關研究成果11月5日在線發表在《Nature Materials》雜志上（https://doi.org/10.1038/s41563-018-0203-5）。
類石墨烯結構的IV族元素二維晶體材料及其物性研究，是當前凝聚態物理學和材料科學領域的重要焦點。其中，基于元素錫(Sn)的二維類石墨烯晶體錫烯(Stanene)因其具有很強的電子自旋-軌道耦合，被認為是繼石墨烯后又一種具有優越物理性質的新型量子材料。2013年前后理論物理學家們預言，錫烯中由于pxy軌道具有遠強于pz軌道的自旋軌道耦合效應，因此s-p軌道的能帶反轉可以在布里淵區中心打開數百毫電子伏的巨大能隙；更巧妙的是，由于pxy軌道是平面內的，所以其拓撲性更為魯棒，不易受到襯底和吸附物的影響和破壞。因此，錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體，有望實現室溫量子自旋霍爾效應，在拓撲電子學器件應用方面具有重要的意義。理論同時還預言了錫烯有可能被調控實現拓撲超導態、優越的熱電效應、近室溫的量子反常霍爾效應等新奇特性。過去幾年中，國內外多個研究組在不同的襯底表面制備了單層錫烯，但由于受襯底影響，這些已制備出的錫烯都具有非平面的翹曲結構且均未表現出拓撲物性。如何制備出具有拓撲特性的錫烯，成為二維類石墨烯材料物性研究亟待突破的重要難題。
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近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心王兵教授和趙愛迪副教授研究團隊與清華大學徐勇助理教授、段文暉教授以及美國斯坦福大學張首晟教授合作，成功制備出具有純平蜂窩結構的單層錫烯，并結合第一性原理計算證實了其存在拓撲能帶反轉及拓撲邊界態。相關研究成果11月5日在線發表在頂刊《Nature Materials》雜志上。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41563-018-0203-5
類石墨烯結構的IV族元素二維晶體材料及其物性研究，是當前凝聚態物理學和材料科學領域的重要焦點。其中，基于元素錫(Sn)的二維類石墨烯晶體錫烯(Stanene)因其具有很強的電子自旋-軌道耦合，被認為是繼石墨烯后又一種具有優越物理性質的新型量子材料。2013年前后理論物理學家們預言，錫烯中由于pxy軌道具有遠強于pz軌道的自旋軌道耦合效應，因此s-p軌道的能帶反轉可以在布里淵區中心打開數百毫電子伏的巨大能隙；更巧妙的是，由于pxy軌道是平面內的，所以其拓撲性更為魯棒，不易受到襯底和吸附物的影響和破壞。因此，錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體，有望實現室溫量子自旋霍爾效應，在拓撲電子學器件應用方面具有重要的意義。
理論同時還預言了錫烯有可能被調控實現拓撲超導態、優越的熱電效應、近室溫的量子反常霍爾效應等新奇特性。過去幾年中，國內外多個研究組在不同的襯底表面制備了單層錫烯，但由于受襯底影響，這些已制備出的錫烯都具有非平面的翹曲結構且均未表現出拓撲物性。如何制備出具有拓撲特性的錫烯，成為二維類石墨烯材料物性研究亟待突破的重要難題。
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自那以后，二維材料迎來研發熱潮，由單層原子構成的錫烯、二硫化鉬和黑磷等不斷被開發出來。令人稱奇的是，同一種物質，從傳統的三維世界進入二維國度后，便出現許多極為獨特的物理、化學性質。期待二維材料能為新一代電子元器件和電池的開發帶來新的可能。（來源：科技日報）
