狄拉克之海 张海军老师在二维狄拉克材料的设计与研究方面取得重要进展
本网讯(新闻中心通讯员 张西光)日前,安徽大学物理与材料科学学院张海军老师与美国波多黎各大学陈中方教授课题组合作开展前沿科学研究,在二维狄拉克材料的设计与机理研究方面取得了最新进展,相关研究成果《Dirac State in the FeB2 Monolayer with Graphene-like Boron Sheet. Nano Lett., 2016, DOI:10.1021/acs.nanolett.6b02335》发表在影响因子为13.779的国际权威期刊《Nano Letters》上。
作为二维狄拉克体系的典型代表,石墨烯自2004年被成功合成后一直颇受瞩目。狄拉克体系中的无质量费米子,会导致很多全新的物理化学现象和与众不同的本征特性。因此,近年来科学家们一直致力于石墨烯之外的狄拉克材料的设计与探索,并取得令人瞩目的进展。
作为碳元素的近邻,硼元素的二维结构也一直广受关注,然而处于缺电子状态的六角结构硼单层是难以稳定存在的,更不可能制备出单层硼狄拉克材料。张海军等人将储量丰富的Fe原子嵌入硼单层的硼六元环中心,成功设计出了含有单层硼结构的狄拉克材料。
Fe原子的引入,不但可以很好地稳定类石墨烯结构的硼单层,而且得到了与石墨烯具有同量级费米速率的狄拉克材料。不仅如此,他们还系统的验证了这种材料的实验可行性,发现这种FeB2单层有着极好的热力学和动力学稳定性,而且是全局搜索得到的最低能量结构。
这种材料可能从层状结构FeB2块材中剥离得到或者在MoS2等衬底上通过物理、化学方法制备。该成果有利于进一步揭示狄拉克锥存在机理并为狄拉克材料的设计提供一条可行性方案。
此外,张海军还于近期在含多配位金属系列二维材料研究方面取得了重要研究进展,如二维类石墨烯结构、二维拓扑绝缘体材料和二维MXene光催化材料,其成果以第一作者身份分别发表在《J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 5644-5651、Nanoscale, 2015, 7, 19152-19159》和《J. Mater. Chem. A, 2016,4, 12913-12920》等国际权威刊物上。
