新二維材料鈹氮烯具有獨特電子特性

據最新一期《物理評論快報》報道,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,開發出一種以前未知的二維材料氮烯(beryllonitrene)。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”。

新二維材料鈹氮烯具有獨特電子特性

二維材料指擁有長度和寬度、但厚度僅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。

在本研究中,科學家在實驗室製造出的高達100吉帕的極高壓力(約比地球大氣壓力高100萬倍),生產出了這種新化合物。

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。由於這一電子特性,它非常適於量子技術領域,例如,用於研製高性能計算機或以安全通信為目標的新加密技術等。

研究負責人娜塔莉亞·杜布維斯卡雅說:“我們在高壓研究方面進行了密切的國際合作,首次生產出一種以前完全未知的化合物,這項研究也展示了高壓研究在材料學領域的巨大潛力。”

研究人員進一步指出,儘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,其工業化生產還很難,但新化合物是在減壓過程中產生的,並且可以在環境條件下存在,這一點非常重要。從原理上說,未來有一天,科學家們可以藉助技術上不太複雜的工藝製造出鈹腈或類似二維材料,將其用於工業領域。這項研究為高壓研究打開了新的前景,有望開發出性能超越石墨烯的新型二維材料。