我们有了个新招,能把二维材料给“折叠”了,利用液-液相分离产生的液滴,就能让这种超薄的过渡金属二硫化物(TMDC)发生形变,甚至能一下子做成大量具有扭曲双层结构的莫尔条纹。文章大概有1822字,读下来差不多6分钟。这个想法是通过在单层的TMDC上滴上液滴,利用表面张力把它弯折起来。这其实是用了一种靠溶液自然流动的方法,不像以前的机械手段那么麻烦。这种工艺既简单又能批量生产,特别适合研究那些因为特殊结构才出现的新奇物理现象。 TMDC本身只有三个原子那么厚,本来就很受关注。如果把两片TMDC错开叠起来,它们之间就会有周期性的位移,这就形成了比晶格常数还大的莫尔条纹。这种莫尔条纹会改变材料内部电子的状态,让它拥有单层所没有的特性。以前大家都是一层一层地用镊子夹着去堆,现在有了液滴,就不用那么费劲了。 我们还验证了这种方法确实能造出扭曲的双层结构。在图1里你能看到整个过程:上面的示意图展示了怎么操作以及用的是什么样的三苯基膦(Triphenylphosphine;PPh₃)分子;左下方是干燥过程中液滴形成的照片;中间和右边则是折叠前后MoS2的样子,还有透射电子显微镜(TEM)拍下的莫尔条纹。 莫尔条纹其实挺常见的,就像拍照时镜头对焦不准拍出来的那种纹路,或者蕾丝窗帘叠在一起时的样子。只要两种周期性的物质叠在一起就会出现这种结构。把二维材料叠成两层时也是一样道理。以前大家都觉得这种结构很神奇,因为它会让电子行为大不一样,甚至有人说在特定角度下还会超导。 不过之前做双层结构太麻烦了。这次我们换了个思路,直接用化学溶液来搞定。我们把大量的单层材料放到基底上,然后用溶液一次处理就能把它们全折叠了。这里面最关键的是利用了液滴的表面张力来带动折叠动作。我们在混合了三苯基膦、2-丙醇和水的溶液里观察到了乌佐效应(Ouzo effect),这是一种液-液相分离现象。 具体来说就是把这个混合溶液晾干的时候,突然会出现很多微米大小的小水珠。这些小水珠正是用来推动折叠的好帮手。通过透射电子显微镜观察发现,真的形成了莫尔条纹。控制堆叠角很重要,我们发现只要事先把二维材料塑造成长方形的样子(见图2),就能控制液滴往哪个方向跑,材料也就会跟着哪个方向弯曲下去了。 这就相当于给我们提供了一种高效批量生产特殊材料的新方法。以前只能一个一个地做太费功夫了,现在用这种化学溶液的方法简直太方便了。而且我们还证明了堆叠角是可以人为控制的,这就意味着以后想要什么样的超导材料都能按照我们的心意去造出来。