宾夕法尼亚州立大学沃尔特·米尔斯 一个金属原子层被一层石墨烯覆盖，使得新的层状材料具有独特的性能
信用:一黄熊/宾夕法尼亚州立大学 宾夕法尼亚州立大学的研究人员与劳伦斯·伯克利国家实验室和橡树岭国家实验室合作开发的原子级薄材料平台将在生物分子传感、量子现象、催化和非线性光学方面开辟广泛的新应用
“我们利用我们对一种特殊类型石墨烯的理解，称之为外延石墨烯，来稳定原子级薄金属的独特形式，”娜塔莉·布里格斯说，她是一名博士生，也是《自然材料》杂志上一篇论文的合著者
“有趣的是，这些原子级薄金属的稳定结构与它们的本体完全不同，因此与本体金属相比具有非常有趣的特性
" 传统上，当金属暴露在空气中时，它们会迅速开始氧化——生锈
在短短的一秒钟内，金属表面会形成一层锈层，破坏金属的特性
在二维金属的情况下，这将是整个层
如果你通过传统的合成工艺将一种金属与其他二维材料结合，合成过程中的化学反应会破坏金属和层状材料的性质
为了避免这些反应，研究小组开发了一种方法，在制造二维金属时，自动用单层石墨烯覆盖二维金属
研究人员从加热到高温的碳化硅开始
硅离开表面，剩余的碳重建成外延石墨烯
重要的是，石墨烯/碳化硅界面仅是部分稳定的，并且如果该元素能够接触到该界面，则几乎任何元素都容易钝化该界面
该团队通过用氧等离子体在石墨烯上戳洞来提供这种途径，然后它们在高温下将纯金属粉末蒸发到石墨烯表面
金属原子通过石墨烯中的孔迁移到石墨烯/碳化硅界面，形成碳化硅、金属和石墨烯的夹层结构
制造二维金属的过程被称为约束异质外延
宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程高级作者和副教授约书亚·罗宾逊指出:“我们之所以称之为CHet，是因为这种金属的局限性质，以及它是外延性的——原子都排列在一起——碳化硅，这是我们在这些系统中看到的独特性质的一个重要方面。”
罗宾逊说:“在这篇论文中，重点是金属的基本性质，这将促成一系列新的研究课题。”
“这表明我们能够开发出适用于各种热门话题的新型二维材料系统，如量子，其中石墨烯是一个关键环节，它让我们能够考虑将非常不同的材料结合起来，而这些材料通常不能结合起来形成超导或光子量子位的基础
" 他们研究的下一步将包括证明这些层状材料的超导、传感、光学和催化特性
除了创造独特的二维金属之外，该团队还在继续探索新的二维半导体材料，这些材料将在硅之外的未来电子领域引起电子行业的兴趣
宾夕法尼亚州立大学的其他作者包括罗宾逊团队的前博士生、合著者布莱恩·贝尔施、博士生王远希，以及张翠祖、、阿德里·范·杜恩和文森特·克雷斯波教授
《自然材料》的论文是“原子级薄半范德瓦尔斯金属通过限制异质外延
"
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