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科学家成功研制新型2D材料

 随着人类科技的不断进步越来越多的新型材料被发明出来。而随着工艺的不断进步人造材料的特性也变得越来越强劲。

最新报道称,巴西研究人员刚刚打造了一种被称作“赤铁烯”(hematene)的新型二维材料,单层厚度仅为三个铁原子。与以石墨烯为代表的许多二维材料一样,二维赤铁烯也表现出了不同于寻常结构的性质。

石墨烯由独特而纤薄的单层碳原子组成,结构坚固、重量轻、且拥有优异的导电和导热性能。这这方面,石墨烯并非孤军奋战。

比如最近,科学家们甚至打造出了二维的黑磷、二氧化镓、二硫化钼、三碘化铬等材料 —— 它们都拥有广泛而不寻常的特性。

该家族的最新成员,就是本文要为大家详细介绍的赤铁烯。赤铁矿是一种天然的矿物质,它也是我们工业用铁的主要来源。

通过对矿石实施所谓的‘液相剥离’过程,研究团队成功打造出了一种厚度仅为 3 个铁原子 + 氧原子的板材。

之后,研究人员对材料的特性展开了研究,观察 2D 形态与常规 3D 材料有何不同。结果发现:

赤铁烯表现出了铁磁性,与赤铁矿的反铁磁性刚好相反。此外它还被证明有望成为一种良好的光触媒(催化剂),可用于加速光化学反应。

赤铁矿和赤铁烯都可以被光催化,其能够吸收太阳光谱中的紫外线到黄橙色部分,但前者因为太弱而无法被利用 —— 相比之下,赤铁烯的表现要优异得多。

当光子撞击材料时,产生的正电荷和负电荷在到达表面的过程中,并没有相隔很远的距离。通过将赤铁烯和二氧化钛纳米管配对,研究人员又改善了它的性能。

论文作者之一的 Douglas Soares Galvão 表示:“赤铁烯有望成为一种高效的光催化剂 —— 尤其适用于将水分解为氢和氧 —— 或打造基于自旋电子器件的超薄磁性材料”。

研究团队称,未来可对其它相关材料(比如铁氧化物)进行 2D 处理,从而产生一系列具有奇特性质的新材料。

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