范德比尔特大学 信用:ACS 黑磷是一种晶体材料，吸引了半导体器件工程师、化学家和材料科学家越来越多的研究兴趣，以制造高质量的原子薄膜
从二维层状材料的角度来看，黑磷显示出在下一代柔性电子器件中的应用前景，这将推动半导体、医学成像、夜视和光通信网络的发展
作为一种有前景的石墨烯和硅的替代品，它具有石墨烯所缺乏的可调谐带隙等突出的性能
带隙是一个没有电子态存在的能带，对于产生数字逻辑中所需的开/关电子流以及产生发光二极管和激光器所需的光子至关重要
不幸的是，黑磷很难制造，也很难保存
当暴露在空气中时，它会迅速降解
为什么会发生这种情况，以及发生这种情况的确切机制——空气中的氧气或水分是否会降解，或者两者都降解——仍然是研究界活跃争论的话题
范德比尔特工程研究人员首次表明，可以用原位透射电子显微镜在原子尺度上观察到黑磷与氧的反应
信用:基达比研究集团 该结果发表在他们的论文《通过原位透射电子显微镜观察薄层黑磷的氧化机理》中，发表在美国化学学会的应用材料和界面杂志上
“在研究中，科学界存在着许多不同的、常常是相互矛盾的假设
然而，以原子分辨率实时观察反应的能力为推动进展提供了急需的清晰度
化学和生物分子工程助理教授皮兰·基达比说:“我们正在利用我们实验室原子分辨率的原位透射电镜实验的见解，开发新的合成和保存blac k磷的方法。”
安德鲁·埃说:“目前的方法是用氧化物或聚合物层来封装它，但并没有真正理解氧化的原因和过程。”
纳克莱里奥，化学与生物分子工程系二年级研究生，也是该论文的第一作者
信用:基达比研究集团 “大多数对黑磷氧化的理解是基于光谱探针的结果，”纳克莱里奥的顾问基达比说
在与纽约州厄普顿市布鲁克海文国家实验室的工作人员科学家德米特里·扎哈罗夫的合作中，该团队使用了环境透射电子显微镜(ETEM)，它以原子分辨率对样品和反应的结构信息进行实时原位观察
“这是美国和世界上为数不多的能够在引入气体和加热的同时进行原子分辨率成像的显微镜之一，”基达比说
这一合作源于同行评审的用户提案，由能源部资助
信用:基达比研究集团 “我们获得的一些见解是，反应通过形成无定形层进行，无定形层随后蒸发
不同的晶体边缘导致不同程度的蚀刻，这与理论计算非常吻合，”基达比说
信用:基达比研究集团 该论文的两位作者，班加罗尔印度科学研究所的研究人员吉维斯·库马尔(Jeevesh Kumar)和马扬克·施赖瓦斯塔瓦(Mayank Shrivastava)在一次会议上进行了理论计算方面的合作，基达比应邀在会上做了一次演讲
该团队的目标是利用化学气相沉积法合成原子级的黑磷薄膜，对氧化的深入了解可用于开发有效的钝化技术
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