美研制出石墨烯“表親”錫烯 或能100%導(dǎo)電

二維材料家族再迎“小鮮肉”一枚。美國(guó)科學(xué)家近日表示，他們研制出了石墨烯的表親——錫原子組成的二維網(wǎng)狀物“錫烯”(Stanene)。理論預(yù)測(cè)稱，這種材料或能100%導(dǎo)電，研究人員希望盡快證實(shí)其優(yōu)異的電學(xué)屬性。不過也有人指出，還需要實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)新材料確為錫烯。

2004年石墨烯的橫空出世，引發(fā)了科學(xué)家們對(duì)二維材料的廣泛興趣，迄今他們研制出了多種二維材料，包括硅烯、鍺烯等，這些材料大都擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性，但從理論上來說，錫烯更勝一籌。

2013年，斯坦福大學(xué)張守晟(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，單層錫原子組成的錫烯，可能會(huì)成為世界上第一種能在常溫下達(dá)到100%導(dǎo)電率的超級(jí)材料，遠(yuǎn)勝過近年來炙手可熱的石墨烯。

張守晟表示，錫烯或是一種拓?fù)浣^緣體，在這種材料內(nèi)，載荷子(如電子)無法到達(dá)材料的中心，只能在邊緣自由移動(dòng)。因此，材料內(nèi)的雜質(zhì)無法阻礙電子的流動(dòng)，電流不會(huì)以熱的形式被浪費(fèi)，導(dǎo)電率可達(dá)100%。這意味著，錫烯或是輸送電流的完美的“高速公路”。

據(jù)英國(guó)《自然》雜志網(wǎng)站3日?qǐng)?bào)道，張守晟團(tuán)隊(duì)制造出錫烯后卻無法證實(shí)它確為拓?fù)浣^緣體。他解釋說，他們通過讓錫在真空中氣化，使錫原子漂到由碲化鉍制成的支撐表面上制造出了這種網(wǎng)狀物。盡管碲化鉍表面使二維錫烯晶體得以形成，但也會(huì)同錫烯相互作用，表現(xiàn)出不適合拓?fù)浣^緣體的特性。

德國(guó)維爾茨堡大學(xué)物理學(xué)家拉爾夫·克萊森認(rèn)為，現(xiàn)在還不能完全確定新材料就是錫烯。理論認(rèn)為，二維錫網(wǎng)格應(yīng)該形成搭扣蜂窩狀結(jié)構(gòu)，原子交替向上彎曲形成有波紋的褶皺，張守晟團(tuán)隊(duì)用掃描隧道顯微鏡只能看到原子向上的褶皺。不過，張守晟團(tuán)隊(duì)堅(jiān)信他們制造出了搭扣蜂窩狀結(jié)構(gòu)，部分因?yàn)轳薨欀g的距離符合理論預(yù)測(cè)。

克萊森表示，需要通過X射線衍射對(duì)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接測(cè)量，從而確定新材料正是錫烯而非錫的其他組合。