突破二维材料极限，我国科学家首次制备狭义一维材料

背景:自2004年石墨烯被剥离以来,二维材料因其单原子层厚度和优异性能推动了材料科学的发展,但其平面内电子散射、层间堆叠等问题使其性能接近理论极限。研究目的:为突破二维材料的局限,中国科学院化学研究所郑健研究员、崔雪萍副研究员、董际臣研究员和北京大学郭雪峰教授合作,旨在制备真正意义上的狭义一维材料,即单根一维范德华晶体,将电子运动完全限制在一维原子链内。结论:研究团队首次在Nature Synthesis报道了狭义一维材料的制备,通过自上而下的剥离方法从一维范德华单晶中获得原子级宽度的单链晶体,如PdGeS3,具有约0.8nm宽度、微米级长度、原子级光滑表面和优异的环境稳定性(可在空气中稳定一个月以上)。该材料表现出半导体特性(带隙约2.1eV)和单电子场效应输运特性,显示出库仑菱形,接近分子电子学的量子行为。该方法具有普适性,可拓展至其他一维和准一维材料。狭义一维材料的诞生标志着材料科学从“二维时代”迈向“一维新境”,有望在下一代芯片、超级储能、超高灵敏度传感器、柔性电子与量子器件等领域实现突破,达到半导体材料摩尔定律的终点。