具有獨特電子特性的新二維材料鈹氮烯

日前,德國拜羅伊特大學研究人員主導的一個國際團隊首次利用現代高壓技術,開發出一種全新的二維材料鈹氮烯。這一新材料由規則排列的氮原子和鈹原子組成,擁有獨特的電子晶格結構,有望在量子技術領域大顯身手。

二維材料指擁有長度和寬度,但厚度僅為一兩個原子的奇異材料,這些材料擁有獨特的性質,有望提升電子設備、太陽能電池和醫療設備的性能。自2004年石墨烯面世以來,人們對二維材料的興趣與日俱增。

在本次研究中,科學家在實驗室中制造出高達100 GPa的壓力,約為地球大氣壓力的100萬倍,進而生產出鈹氮烯這一新化合物。

從性質上來說,鈹氮烯是一種新型二維材料。與石墨烯不同,鈹氮烯由五邊形的BeN4和六邊形的Be2N4組成,這種二維晶體結構導致電子晶格略有畸變。由于這一電子特性,鈹氮烯非常適用于量子技術領域,如用于研制高性能計算機或以安全通信為目標的新加密技術等。

研究負責人表示,盡管這一成果目前只有在實驗室產生的巨大壓力下才能實現,工業化生產還很難,但是新化合物是在減壓過程中產生的,并且可以在環境條件下存在,未來有一天,科學家們可以借助技術上不太復雜的工藝制造出類似二維材料,將其應用于工業領域。

這項研究為高壓研究開拓了新的前景,有望開發出性能超越石墨烯的新型二維材料。