石墨烯三明治中不可能的材料成为可能

单层碘化亚铜封装在两片石墨烯（灰色原子）之间。图片来源：Kimmo Mustonen，Christoph Hofer和Viera Skákalov

原子通过共享电子结合在一起。发生这种情况的方式取决于原子类型，但也取决于温度和压力等条件。在二维（2D）材料中，如石墨烯，原子沿着平面连接形成一个原子厚的结构，这导致了量子力学决定的迷人性质。维也纳大学的研究人员与蒂宾根大学，安特卫普大学和CY Cergy Paris大学合作，与Danubia NanoTech合作，生产出一种由夹在两片石墨烯片之间的铜和碘原子制成的新型2D材料。研究结果发表在《先进材料》杂志上。

新材料的设计可以提高已知应用的效率，也可以提高以前存在的材料无法实现的全新应用。事实上，在过去的一百年里，已经发现了数以万计的传统材料，如金属及其合金。据预测，可能存在类似数量的2D材料，但截至目前，只有一小部分是在实验中产生的。其中一个原因是许多这些材料在实验室条件下的不稳定性。

在最近的研究中，研究人员合成了在石墨烯三明治中稳定的2D碘化亚铜，作为在正常实验室条件下不存在的材料的第一个例子。该合成利用氧化石墨烯多层的大层间距，这使得碘和铜原子扩散到间隙中并生长新材料。这里的石墨烯层具有重要作用，对夹层材料施加高压，从而变得稳定。生成的三明治结构如图所示。

“像往常一样，当我们第一次在显微镜图像中看到新材料时，这是一个惊喜，”该研究的主要作者Kimmo Mustonen说。”我们花了很长时间才弄清楚结构到底是什么。这使我们能够与由Viera Skákalová领导的Danubia NanoTech公司一起设计一种大规模生产的化学工艺，”他继续说道。了解结构是来自维也纳大学，蒂宾根大学，安特卫普大学和CY Cergy Paris的科学家共同努力的结果。”我们不得不使用几种电子显微镜技术来确保我们确实看到了铜和碘的单层，并在3D中提取精确的原子位置，包括我们最近开发的最新方法，”第二位主要作者Christoph Hofer补充道。

继2D碘化铜之后，研究人员已经扩展了合成方法，以生产其他新的2D材料。”这种方法似乎是真正通用的，提供了数十种新的2D材料的访问。这是真正激动人心的时刻，”Kimmo Mustonen总结道。