只是我们的实验是在纳米级进行的

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信息来源:未知发布时间:2020-09-18 13:05

  对于科学家来说各种二维材料都类似于乐高积木:通过选择不同的二维材料和不同的堆叠方法,可以形成各种新颖的乐高作品-二维异质结。这等效于人为设计几乎无限多种新的二维结构,每个结构可能具有不同的材料物理特性,因此,在许多研究领域,二维异质结是一种具有巨大潜力的新型材料结构。

  “尽管这项工作是非常基础的物理研究,但是从应用程序的角度来看,根据新的敏感材料在高压下的物理性质进行研究,为了开发新的超高压传感器,促进我国深海勘探技术的进步,加快页岩气等现代能源战略的工业发展,它也具有非常重要的科学意义和应用价值。王增辉说。

  然后,金刚石反砧装置如何产生超高压?

  “钻石砧装置对微小样品施加超高压,有独特的优势这是一种非常强大的实验方法。夏娟说。

  二维材料是一种受到广泛关注的新型材料。它最显着的特点是它可以薄到原子级,仍然能够保持出色的材料性能。“原子能级”有多薄?典型的蝉翼厚度为几微米(即 大约十分之一的发束)。物理学家研究的二维材料通常为纳米级厚度。甚至没有蝉翼的千分之一。因此,实际上,“薄如蝉翼”远远不足以描述二维材料的薄度。

  像蝉翼一样薄:一种新型的二维异质结材料

  8月24日,国际学术期刊《自然·物理学》在网上发表了研究员夏娟的研究成果, 中国电子科技大学王增辉教授和合作者“二硒化钨-二硒化钼双层异质结的强层间耦合和高压调节研究”。借助可以产生数百万个大气压的金刚石抗砧(DAC)设备,已经对二维异质结材料进行了超高压研究,该材料仅是蝉翼厚度的千分之一。

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  了解到,由于钻石顶砧表面直径较小,通常只有几分之一毫米,大约是4-8根头发的直径,因此, 钻石底面上的压力可以有效地集中,由此在金刚石的顶部达到非常高的压力。我们日常生活环境的压力是1个大气压,压力为10,海下000米大约1米000个大气压,使用该设备可以轻松实现一百万个大气压的高压环境。

  钻石砧装置的主要部分是两颗点对点钻石(钻石砧),还有一个垫片将两个钻石尖之间的微小空间(也称为砧面)包围起来。

  “当我们将钻石砧中的两颗钻石相互推向彼此时,钻石尖顶之间的空间急剧压缩,除了空间样本之外,它还装有液压介质(例如硅油)。夏娟解释。由于垫圈就像铁环,紧紧握住这些液压介质,使其无处可释放,因此, 样品所在空间的压力将急剧上升,从而对样品施加巨大的静水压力,类似于跳入深海时不断增加的海压。

  随着泰山的重量, 蝉的翅膀很细

  在研究中科学家巧妙地利用了二维异质结的结构特征,它仅通过原子厚度即可实现纳米材料的有效压缩,并观察到一系列新颖的物理现象。

  比泰山重:钻石砧技术

  研究小组在实验过程中证实,尽管二维异质结的厚度已经达到原子级,但是由于其结构特点,砧装置上的金刚石仍然可以通过金刚石产生的压力进一步压缩砧装置的厚度。当样品所在环境的压力增加到大约10时,000个大气压,研究人员已经成功地观察到了二维异质结的能带结构和相关物理特性中的突变。

  然后,现在二维材料薄到原子级,可以进一步减小厚度吗?专家给出了肯定的答案。

  那么百万大气压有多大?人们经常开玩笑说“压力很大”,让我们以泰山为例进行估算。泰山的主峰是1,450米高,以岩石的密度为水的3倍,当被压在山下时 山上的压力超过400个大气压。因此,实际上,“比泰山重”远远不足以描述钻石在砧板上的压力。

  夏娟说:“这项研究,这有点像将“复合蝉翼”这样的二维异质结放在10的中间,000吨液压机。使用比泰山重的极高压力,使两个“蝉翼”更紧密地贴合在一起,为了改变蝉翼两层之间的相互作用,并观察该过程对整个“复合蝉翼”性能的调控作用。只是我们的实验是在纳米级进行的。”

  那么什么是二维异质结?“就结构而言,可以理解为以特定方式堆叠不同的二维材料,构成新的二维材料,这类似于将两个(或多个)不同的“蝉翼”粘贴在一起,形成了一种新型的“复合蝉翼”。王增辉说。

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