在二维材料中创建完美的边缘

石墨烯等超薄材料有望在纳米科学和技术领域掀起一场革命。瑞典查默斯工业大学的研究人员在《自然通讯》上发表了一项研究，他们提出了一种使用“魔术”化学物质控制二维材料边缘的方法。

博士后研究员Battulga Munkhbat表示：“我们的方法可以轻松且可扩展地控制原子的边缘，方法既简单又可扩展，仅使用温和的加热以及丰富的环保化学物质(例如过氧化氢)即可。查尔默斯理工大学物理系博士，论文的第一作者。

像单个原子层一样薄的材料被称为二维或二维材料。最著名的例子是石墨烯及其半导体类似物二硫化钼。通过研究这种材料固有的一个特殊特性-它们的优势，可以使该领域的未来发展受益。控制边缘是一个具有挑战性的科学问题，因为与二维材料的主体相比，边缘有很大不同。例如，在过渡金属二卤化物(称为TMD，例如上述的二硫化钼)中发现的特定类型的边缘可以具有磁性和催化性质。

典型的TMD材料的边缘可以两种不同的形式存在，即锯齿形或扶手椅形。这些替代品是如此不同，以至于它们的物理和化学性质完全不同。例如，计算预测之字形边缘是金属和铁磁性的，而扶手椅状边缘则是半导体和非磁性的。与物理特性的这些显着变化相似，人们可以预料锯齿形和扶手椅状边缘的化学特性也有很大不同。如果是这样，则某些化学物质可能会溶解扶手椅的边缘，而使之字形不受影响。

现在，恰尔默斯研究人员已经发现了这种神奇的化学药品，其形式为普通的过氧化氢。起初，研究人员对新结果完全感到惊讶。

“不仅是一种边缘比其他边缘占优势，而且生成的边缘非常锋利，几乎是原子锐利的。这表明'魔术'化学物质以所谓的自限性方式起作用，不需要的材料逐个原子地出现，最终导致边缘处于原子上的锐利极限。所产生的图案遵循原始TMD材料的晶体学取向，产生出美丽的，原子上锐利的六角形纳米结构，” Battulga Munkhbat说。

“一个非常令人着迷的发展”

这种新方法包括将标准的自上而下的光刻方法与新的各向异性湿法刻蚀工艺相结合，因此可以在二维材料中创建完美的边缘。

Timur Shegai说：“这种方法为范德华材料(分层2D材料)开辟了前所未有的新可能性。我们现在可以将边缘物理与2D物理结合在一种材料中。这是一个非常令人着迷的发展，”查尔默斯大学物理系副教授，研究项目负责人。

这些及其他相关材料通常会引起重大的研究关注，因为它们使纳米科学和技术领域取得了重大进展，其潜在应用范围从量子电子学到新型纳米器件。这些希望体现在由查尔默斯理工大学协调的欧洲有史以来最大规模的研究计划-石墨烯旗舰计划中。

为了使这项新技术可用于研究实验室和高科技公司，研究人员成立了一家初创公司，提供高质量的原子级锐利TMD材料。研究人员还计划进一步开发这些原子尖的超材料的应用。