中国科学出版社
中心示意图展示了2D REOs单晶通过FCA辅助的表面能工程的刻面转变过程
周围的扫描电镜图像显示了一系列暴露不同刻面的2D REOs单晶，比例尺:1微米
信用:科学中国出版社 自2010年石墨烯获得诺贝尔奖以来，二维(2D)材料因其原子厚度和优异的性能，在逻辑、存储、光电子和光子2D器件制造领域持续吸引研究者的关注
基于对石墨烯的研究，科学家们发现了一些其他的2D材料，如层状过渡金属二硫化物、六方氮化硼和非层状ⅲ-ⅴ族半导体
近年来，2D稀土氧化物作为一种独特而有前途的非层状材料家族而兴起
稀土元素的未填充4f轨道被完全填充的外壳屏蔽，因此稀土离子的未配对4f电子通常不参与化学反应，导致在发光、磁性、电子和催化活性方面有希望的特性
2D稀土氧化物结合了稀土元素的独特性质，已广泛应用于光学、磁学、高效催化剂、晶体管、生物医学等领域
此外，据报道，晶面对2D材料的性能也有一定的影响
因此，可控合成具有特定刻面的2D材料具有十分重要的意义
然而，由于其非层状结构，控制材料的2D各向异性生长具有挑战性
此外，由于2D材料将以最低的能量暴露最稳定的面，因此控制材料的热力学尤为重要
为了应对这些挑战，最近，在《国家科学评论》发表的一篇研究文章中，中国武汉大学的科学家提出了一种新的范式，实现了一系列非层状2D REOs的小面可控合成
引入刻面控制辅助器(FCA)可以控制预定刻面的2D成核，并调节晶体的生长模式和方向
作者指出:“根据软硬酸碱(HSAB)理论，稀土离子是硬酸，更喜欢对碱有亲和力
我们使用NH4X作为FCA，属于碱的卤化物离子作为活性助剂
FCA的引入不仅控制了预定面的2D成核，促进了REOs的2D各向异性生长，而且随着FCA浓度的增加，导致了每个面的相对表面能的变化，最终决定了最终的曝光面
该策略可推广到小面可控合成一系列2D REOs单晶，包括轻REOs (CeO2，Nd2O3)，中REOs (Sm2O3，Eu2O3)，重REOs (Dy2O3，Ho2O3，y2O3)
" 以氧化铈为例，他们系统地研究了生长的2D氧化铈(111)和氧化铈(100)单晶的原子结构差异
此外，他们进行了实验和密度泛函理论计算，进一步证实了这一机制
结果表明，当FCA浓度较低时，氧化铈(111)的计算表面能较低，优选得到2D氧化铈(111)
随着FCA浓度的增加，氧化铈(100)的计算表面能降低，相应的晶体形貌变为正方形
他们还探索了2D REOs单晶的刻面相关顺磁性
“我们多方面的工作为实现非层状2D REOs材料的各向异性生长带来了新的见解，并丰富了2D材料家族，”教授说
傅雷
“值得注意的是，这一战略的高度可操作性为设计新材料、研究其性能和广泛的潜在应用开辟了机会
"
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