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英國倫敦大學學院Christopher A. Howard課題組--二維磷烯納米帶問世

磷烯是一種單元素二維（2D）材料，具有高度定向性，且其帶隙具有典型的層數(shù)相關(guān)性。相應的納米帶結(jié)合了一維納米材料的特性（彈性、單向性）和二維納米材料的高表面積性質(zhì)，同時表現(xiàn)出電子-限域以及邊界效應。因此，納米帶結(jié)構(gòu)的電子能帶結(jié)構(gòu)可以被很好的調(diào)控，這使其成為一種新興的熱門材料。磷烯納米帶（PNRs）的獨特各向異性結(jié)構(gòu)，引發(fā)了大量的理論計算，相關(guān)研究顯示PNRs具備優(yōu)異的性能。然而，到目前為止，關(guān)于制備離散PNRs的研究工作尚未出現(xiàn)。這里我們通過離子剪切黑磷晶體制備了大量高質(zhì)量的單個PNRs。采用這種自上而下的方法最終獲得穩(wěn)定分散的PNRs溶液。所制備的PNRs寬度范圍4-50納米，主要為單層厚度，測量長度可達75微米，縱橫比最高可達到1000左右。該研究還發(fā)現(xiàn)該納米帶結(jié)構(gòu)為原子級單晶，以Z字形結(jié)晶取向排列。這一簡單的液相制備方法為實驗研究PNRs的性質(zhì)及其應用奠定了基礎。這些應用范圍可以從熱電設備到高容量快速充電電池和集成高速電子電路等。

Figure 1. PNRs的TEM表征。分析其尺寸大小、微觀形貌以及晶體結(jié)構(gòu)等情況。

Figure 2. PNRs的AFM表征。（a）PNRs （長1.5微米）的HS-AFM圖，（b）PNRs層數(shù)情況，（c）PNRs寬帶情況，（d）PNR單層的HS-AFM顯微照片，（e）PNR(長于75 nm)的中心，大面積復合物HS-AFM顯微照片。

Figure 3. PNR形成機理和Raman光譜。（a-c）TEM圖顯示了納米帶的形成過程，（d）電沉積示意圖，Pt涂覆-Si/SiO2為工作電極和對電極，Pt線為參比電極，（e-f）磷烯A_g²和硅峰強度，（g）PNRs樣品拉曼光譜。

該研究工作由英國倫敦大學學院Christopher A. Howard課題組于2019年發(fā)表在Nature國際頂級期刊上。原文：Production of phosphorene nanoribbons（https://doi.org/10.1038/s41586-019-1074-x）



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