《自然•材料》刊登付磊教授二维材料带隙工程研究成果

新闻网讯（通讯员吴花燕、林高） Nature Materials （《自然·材料》）近日以长文（Article）形式发表化学与分子科学学院付磊教授的最新研究成果，论文题为“Bandgap tuning of two-dimensional materials by sphere diameter engineering”（《球径工程调控二维材料带隙》）。

武汉大学为论文第一署名单位，化学与分子科学学院曾梦琪副研究员和2017级博士生刘津欣为共同第一作者，付磊与美国阿贡国家实验室同步辐射光源的周华为通讯作者。这项研究工作得到了国家自然科学基金委、中德科学中心、中国博士后创新人才支持计划、武汉大学校长基金的大力支持。

该工作首次提出了一种兼具高精确性、可靠性和均匀性的批量带隙调控方法，提供了一个可工业化的通用策略来帮助研究者定制具有特定性质的低维材料。

作为二维材料的一个重要标签性质，带隙决定了其一系列基础物理特性，比如光子激发、电子传输等。因此，我们可以通过调节二维材料的带隙来调控其性质，进而可以实现其性能的“人工”设计。发展一种精确的批量调节带隙的方法将有助于进一步构筑具有可调节性能的二维材料基电子和光电器件，推进二维材料的实际应用。

武汉大学付磊团队长期致力于利用液态表面实现原子级的精确制造，这次利用液体基底在非润湿性基底上自发形变成球的过程，将均匀的各向同性应力直接引入到了其上所生长的二维MoS ₂ 晶体中。应力的大小可以由球形基底的半径决定，材料带隙与球形基底曲率之间存在一一对应关系（调节范围可达360 meV），并可建立理想的线性工作曲线。由此，只要精确控制使用玻璃的质量，即可实现批量定制具有特定带隙的二维材料。而对液体基底形变程度的控制还可以调节所建立线性工作曲线的斜率，证明该带隙调控策略具有很高的可设计性。

▲基于带隙与基底曲率之间一一对应关系所建立的线性工作曲线

再者，基于球径工程所实现的二维MoS ₂ 带隙调控具有高度的均匀性，无论是生长在具有相同球径的不同玻璃球上的晶体，还是生长在同一个玻璃球上不同位置的晶体，亦或是对于一个完整的二维MoS ₂ 晶体，其带隙分布均表现出了高度的均匀性。

研究工作得到了多个研究机构的支持：德国莱布尼茨固态材料研究所Mark H. Rümmeli团队利用球差矫正高分辨率透射电子显微镜对样品进行了表征；美国阿贡国家实验室同步辐射光源周华团队以及中国科学院上海应用物理研究所团队利用基于同步辐射的掠入射X射线衍射光谱表征了样品的晶格形变；北京大学蒋鸿教授团队进行了第一性原理计算；武汉大学数学与统计学院陈国贤副教授提供了液体形变的理论模拟支持。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41563-020-0622-y

（编辑：肖珊）