日本高级科学技术研究所 图1
二硼化锆锗原子(浅蓝和深蓝)上双三角形锗晶格球棒模型在锗单晶(绿色:锆原子，橙色:硼原子)上生长的二硼化锆薄膜上自发结晶成二维(2D)“双三角形”晶格
学分:日本高级科学技术研究所 科学家最近从理论和实验上揭示，锗原子可以在生长于锗单晶上的二硼化锆薄膜上排列成二维“双三角”晶格，形成一种嵌入“戈薇”晶格的“平带材料”
这一结果为从平凡的原子几何结构中出现的平带的理论预测提供了实验支持，并指出它们在更多材料中存在的可能性
人类的头脑自然会被拥有对称性的物体所吸引；事实上，美的概念经常与对称混为一谈
在自然界中，没有什么比晶体更能代表对称了
自发现以来，晶体不仅因其独特的“对称”美学吸引力，而且因其独特的性质而吸引了大量的注意力
这些特性之一是晶体内部电子的行为
从物理学的角度来看，晶体中的电子可以通过其能量和称为“晶体动量”的量来完全表征，该量与电子在晶体中的运动速度有关
电子的能量和晶体动量之间的关系被科学家称为“能带结构”，简单地说，就是晶体中电子的允许能级
最近，材料科学家将他们的注意力转向了所谓的“平带材料”——一种具有能带结构的材料，其中能量不随晶体动量而变化，因此当绘制为晶体动量的函数时类似于一条平线——这是因为它们能够产生奇异的物质状态，例如铁磁性(类似铁的自发磁性)和超导性(对电流的零电阻)
一般来说，这些“平带”是在特殊的二维结构中观察到的，这些二维结构被命名为“棋盘格子”、“骰子格子”、“戈薇格子”等
并且通常在晶体内部或者在层状材料的表面被观察到
因此，一个相关的问题出现了——有可能将这种晶格嵌入到全新的二维结构中吗？设计二维材料的努力集中在回答这个问题上，最近的一项发现表明答案是“是”
" 现在，在《物理评论B:快速交流》上发表的一项研究中，一个由日本高级科学技术研究所(JAIST)、东京大学、日本原子能机构、日本分子科学研究所和台湾淡江大学的科学家组成的国际团队，由Dr
安托万·弗勒伦斯和教授
山田幸子(Yukiko Yamada-Takamura)报道了一种新的可能的平带材料，该材料由锗原子排列成二维双三角晶格，在锗单晶上生长的二硼化锆薄膜上获得
虽然这个团队几年前就已经开发了这种二维材料，但他们直到最近才能够揭开它的结构
去年，该团队的一部分在同一份杂志上发表了一篇理论论文，强调了二维双三角形网格可以形成平带的条件
他们发现这与“戈薇”晶格有关——这个术语最初是由日本物理学家在50年代创造的，用来研究磁性
“当我发现戈薇晶格的电子结构可以嵌入到一个非常不同的二维结构中时，我真的很兴奋，”教授回忆道
台湾淡江大学的物理学家迟李志清参与了这项研究，他预测在“双三角”晶格中存在平带
该团队在目前的研究中，使用各种技术，如扫描隧道显微镜、正电子衍射、核心级和角度分辨光电子发射，对制备的二维材料进行了表征，最终证实了这一预测。并用理论计算来支持实验数据，以揭示潜在的双三角晶格
“这个结果非常令人兴奋，因为它表明平坦的能带甚至可以从微小的结构中出现，并且可能在更多的材料中实现
我们的下一步是观察低温下会发生什么，以及它与锗双三角晶格的平带有何关系
弗莱恩斯也是这篇论文的第一作者
事实上，谁会想到像锗这样典型的普通半导体能提供如此奇异和前所未有的可能性呢？二维世界可能会有比我们想象的更多的惊喜
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