宾的研究员是第一批成长一种多功能的二维材料

宾夕法尼亚大学的研究人员现在是最先产生一种叫做钨 ditelluride 的独特二维材料单一、 三原子厚层。他们的研究结果已于 2 D 材料。

不像其他二维材料，科学家相信钨 ditelluride 有什么被称为拓扑电子态。这意味着，它可以有许多不同的特性不只是一个。

当人们想到二维材料时，石墨烯可能是第一个想到的。

2004 年首次生产的碳密密麻麻、 原子薄板材的研究，可以彻底改变一切从技术到饮用水启发了无数的途径。

石墨烯最重要的特性之一是它是所谓的零带隙半导体，因为它可以表现为一种金属和半导体。

但有大量的 2 D 材料可以具有其他属性。一些可以隔离，其他人可以发出的光仍然能够和别人自旋，意味着它们有磁性。

“石墨烯是公正的石墨烯，”A.T.查理 · 约翰逊说，在宾州的学校的艺术与科学学院的物理学教授。”它只是做什么的石墨烯。如果你想要基于 2 D 材料，然后你想要有不同的物理性能，我们知道所有的 2 D 材料的运作系统.”

2 D 材料具有拓扑电子状态的能力是一种现象，最先是由查尔斯 · 凯恩，克里斯托弗 · 布朗物理学教授在宾州

在这个新的研究中，约翰逊，物理教授詹姆斯 · 吉河和卡尔勒和威廉 · 帕金的研究生们则能够产生和测量的钨 ditelluride 单个图层的属性。

“因为钨 ditelluride 是三个原子厚，原子可以被安排以不同的方式，”约翰逊说。”这些三个原子可以相互之间略有不同的配置。一种配置被预言给这些拓扑性质。

玛莉加 Drndić，Fay R.和尤金 · L.兰伯格教授物理学;发言人说: 「 安德鲁，布兰查德的化学教授和材料科学与工程中工程学院和应用科学，罗伯特 Carpick，约翰亨利汤教授和应用力学与机械工程系系主任教授也对研究贡献。

“它是非常宾夕法尼亚的产品，”约翰逊说。”我们正在与多个其他教员调查材料在他们自己的方式，我们把它在一起，把纸张放在那里。每个人都来兜风。

研究者们能够种植这种材料使用一个称为化学气相沉积的过程。他们使用热管式炉，加热芯片含钨到合适的温度，然后介绍了一种含碲的蒸气。

“通过好运和完全适当的条件下，这些元素将化学反应和结合起来，形成单层或三原子厚地区的这种材料的发现，”约翰逊说。

虽然这种材料降解非常迅速，在空气中，勒，这篇论文第一作者，找出办法来保护材料，以便它可以研究之前它被毁坏了。

研究人员发现的一件事是材料生长在小矩形的晶粒组成，而不是其他材料生长中的三角形。

“这反映了材料中的矩形对称，”约翰逊说。”他们有不同的结构，所以他们倾向于生长在不同的形状。”

虽然研究仍处于起步阶段，研究人员还没能够产生连续的涂膜，他们希望能够进行实验，证明它有预计的拓扑的电子性质。

这些拓扑系统的一个特性是通过材料任何当前旅行将只执行的边缘，和没有电流将穿过材料的中心。如果研究者们能够产生单一层厚材料具有此属性，他们可能能够传送电信号去不同的位置。

这种材料具有多个属性的能力也可能在量子计算中，所涉问题的水龙头成原子和亚原子现象显著快于当前计算机执行计算的权力。这些 2 D 材料可能允许量子计算称为拓扑保护的量子计算，一种本质上容错形式要求有机半导体、 超导材料。

“与这些 2 D 材料，你想实现尽可能多的物理性能越好，”约翰逊说。”拓扑电子态是有趣和他们新，所以很多人试图实现他们 2 D 材料。我们创造的材料，在那里这些预计将会发生的所以在这个意义上我们已经朝着这个目标很大领域中。

全国科学基金会，国立健康与联邦能源部拨款支持工作。