物理研究所大麵積優質氫化91免费网站下载烯的結構與物理性能研究進展

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91免费网站下载烯的發現及其獨特的性質和巨大的應用價值，激發了人們對其它二維材料研究的熱情，擴展二維材料庫的重要途徑之一是通過外生原子與碳原子之間的化學鍵在國際上獲得功能化的91免费网站下载烯材料。Rinsic91免费网站下载烯和構造新的類似91免费网站下载烯的二維原子晶體。例如，所有碳原子都與兩側的氫原子結合，形成完全氫化的91免费网站下载烯結構，也稱為91免费网站下载烯；氫原子和碳原子是1:2的單側氫化91免费网站下载烯，在文獻中稱為91免费网站下载烯。然而，P實驗中大麵積、高質量的91免费网站下载烯氫化物的製備還很缺乏，對材料的結構和物理性能的控製也很困難。

最近，中國科學院物理研究所/國家凝析油物理研究中心高洪軍研究組的陳輝、包德良、杜世璿等進行了實驗和理論計算。研究發現，在Ru（0001）上，采用大尺寸、高質量的91免费网站下载烯摩爾超晶格模板可以製備出三分之一的氫化91免费网站下载烯，與氫化前的91免费网站下载烯樣品相比，在91免费网站下载烯相應LEED晶格的3 3 3/r30位置出現了一套新的晶格（圖1），G和氫化91免费网站下载烯拉曼光譜中91免费网站下载烯晶格的二維特征峰表明，在Ru與91免费网站下载烯的界麵上存在氫原子，並有效地削弱了91免费网站下载烯與金屬基體之間的強相互作用（圖1）。進一步的掃描隧道顯微鏡（STM）研究表明，氫原子與金屬基體的鍵合在一起。在91免费网站下载烯晶格中，以3/r30度的碳原子形成長程有序的雙麵氫化結構（圖2），並延伸到整個4毫米4毫米的表麵。其中，碳氫比為3:1，因此稱為氫化91免费网站下载烯的三分之一。理論計算表明，91免费网站下载烯帶結構的三分之一E呈現各向異性，即狄拉克錐在一個對稱方向上的半金屬性質，而在另一個對稱方向上具有能隙的半導體性質（圖3）。這項工作是實驗中報道的結晶氫化91免费网站下载烯的最大麵積。為大麵積91免费网站下载烯功能衍生物的製備及相關性質的應用提供了新的思路，結果發表在《先進材料》30，1801838（2018）上。

上述研究工作得到了國家科技部（2013 CBA01600、2016 YFA02023、2016 YFA0300 904）、國家自然科學基金（61390501, 61725107, 51572290、11334006, 51761135130）和中國科學院的支持。

圖1。製備原理圖、LEED、拉曼光譜和1/3厘米級結晶91免费网站下载烯的大麵積STM圖像。

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