焦点精选！科学家首次构筑“异维超结构”

【资料图】

8月31日，北京理工大学物理学院教授周家东、姚裕贵，北京大学教授吴孝松，日本大阪大学教授Kazu Suenaga和新加坡南洋理工大学教授刘政在《自然》上发表文章，首次提出并构筑出全新的异维结构物质，该异维超结构由2D VS2和1D VS相互交叉排列，形成全新的2D-1D的本征异维超结构形式。研究人员还基于该物质观察到室温面内反常霍尔效应，该结构的成功构筑突破了对传统物质和结构的认知，为新物质和新奇物性研究开创了新的方向。

超晶格结构是由不同的母体材料按照一定的周期排列形成的一种新物质，该新结构的物质有望表现出母体所不具有的新奇物性，如铁磁、铁电和超导等，在电子、光电子和新型信息器件领域有着潜在的应用价值。传统的超晶格结构主要是由相同维度物质按照一定的排列组合方式形成，如3D-3D、2D-2D及1D-1D结构等。同时，这些传统的超晶格结构主要使用分子束外延方法制得。

据课题组介绍，有别于传统超晶格结构的制备，该新型异维超结构的实现有三方面突破。

首先是制备方法的突破。传统的超结构制备多使用分子束外延方法；以2D材料为母体材料的超结构的制备多为人工构筑，这导致材料界面干净整洁度等较难控制，无法观察到物质的本征特性。该超结构的制备则为构筑新物质提供了方向。

其次是材料认知的突破。由2D材料和1D线周期性相互交叠形成稳定的异维超结构，结构厚度可以调整，从几十纳米到几纳米都可以实现。突破传统超结构物质只能形成有相同维度物质或不同物质的简单插层，推动了物质领域的发展。

最后是新奇物性的突破。由于1D VS的存在，并与2D VS2相互耦合，使得2D-1D异维超结构表现出完全不同于VS2、V5S8等物质的室温面内反常霍尔效应。推动了不同维度物质之间的耦合，为实现新奇物性如室温铁磁半导体特性、高温量子反常霍尔效应等提供可能。（温才妃）