像“摺紙”一樣操控雙層二硫化鉬電子態
- 發佈時間：2014-09-03 01:30:54 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
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科技日報訊 （記者王春）復旦大學物理系吳施偉、劉韡韜課題組與龔新高的計算組合作，通過“摺紙”方式，研究與天然結構截然不同的二硫化鉬雙層材料，實現了對二硫化鉬能帶結構、能谷、自旋電子態等物理特性的操控。相關研究成果8月31日線上發表于《自然—奈米技術》。
以二硫化鉬為典型的過渡金屬二硫屬化物是近年來國際上最受關注的二維量子功能材料之一。二硫化鉬具有與單原子厚度的“神奇材料”石墨烯類似的二維層狀結構，是一種層狀的晶體礦物。深入理解其內在機制，對能帶結構、能谷等物理特性進行量子操控，對凝聚態物理學與未來新型的電子學、光電子學領域都有重要的價值。
據吳施偉介紹，科研團隊基於二維量子功能材料的“超薄”性，將單原子層材料像一張紙一樣直接“折疊”，可發展出與天然結構截然不同的雙層結構。他們發現，“折疊”的方式能改變材料的對稱性，而對稱性則導致物理屬性的根本變化。取決於不同的折疊方向與折線位置，二硫化鉬“摺紙”擁有豐富多樣的層間排列方式，繼而導致不同的結構對稱性與層間耦合。科研團隊運用多種實驗技術和計算手段，研究了各類二硫化鉬“摺紙”的空間與電子結構。
研究結果表明，天然的二硫化鉬雙層具有中心對稱的特性，因而僅有微弱的“能谷—自旋極化”這一新的電子態。而通過二硫化鉬“摺紙”途徑，可直接打破材料的中心反演對稱，控制原子間的層間耦合的增減變化，同時，猶如一道“開關”，控制新的電子態的産生和消失。這一成果為理解二維人工材料和製備未來新型量子器件提供了一種新思維。
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