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上個世紀30年代，理論物理學家列夫·朗道從理論上證明了理想二維晶體（即懸浮的二維晶體）在熱力學上是不穩定的。最理想的二維晶體是完全消除任何襯底支撐的懸浮結構，盡管科研人員對于懸浮二維晶體的獨特優勢都有非常清楚的認識，但長期以來，制備懸浮二維晶體極具挑戰。

近日，北京理工大學黃元、王業亮教授團隊在二維材料懸浮結構方面取得研究成果，實現了高效的制備懸浮二維材料。該團隊與北京大學、中國人民大學、中科院物理所及南京大學合作，以《An efficient route to prepare suspended monolayer for feasible optical and electronic characterizations of two-dimensional materials》為題在線發表在InfoMat上（DOI: 10.1002/inf2.12274，影響因子25.405）。

圖1  二維材料懸浮結構的制備路線圖（a）及解理后的二維材料（b-d），解理后的懸浮WSe₂展現出良好的熒光特性（e）。（f）是將襯底圖案化（十二生肖圖案）加工后，通過優化解理工藝制備的懸浮WSe₂熒光成像圖片。

研究人員通過對襯底進行孔陣列圖案化加工，選擇性的去掉部分襯底材料。針對不同的材料體系，提出了兩種二維材料懸浮結構制備方法（圖1）。通過拉曼光譜、熒光光譜、低能電子衍射、二次諧波成像和輸運測量等手段，系統的證實了懸浮結構具有更加優異的物性。這種懸浮二維材料與朗道的理論并不存在沖突，由于二維材料在有限的邊界被固定住，因此抑制了二維材料熱力學層面的不穩定性。本工作可謂是解開了二維材料的懸浮密碼，更多新奇的性質有望在懸浮結構中獲得突破，為研究更為本征的物性提供最理想的平臺。

此項研究，北京理工大學前沿交叉科學院黃元教授為第一作者，高宇南研究員、季威教授、周興江研究員與北京理工大學集成電路與電子學院院長王業亮教授為共同通訊作者。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12274

附作者介紹：

黃元，北京理工大學前沿交叉科學研究院教授，博士生導師。主要研究領域集中在二維材料的制備、表征、器件加工和物性測量/調控等方向。在Nature Physics、Nature Communications、Physical Review Letters等共計發表SCI論文70余篇，其中第一作者（含共一）及通訊作者文章30余篇，論文總引用3700余次。主持國家重點研發計劃（青年項目），主持國家基金委優秀青年基金和面上項目，重慶市杰出青年基金項目。2019年入選中科院青促會會員，2020年獲中國科協“中國十大科技新銳人物”榮譽稱號，2021年獲中國發明協會發明創業獎創新獎二等獎(排名第一)。擔任Physical Review Letters，Nature Communications, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Nano Letters，《物理學報》等國內外知名期刊審稿人；擔任《物理》《Chinese Physics Letters》《InfoMat》《Materials》期刊青年編委。

王業亮，北京理工大學教授、博導、集成電路與電子學院院長。工信部低維量子結構與器件重點實驗室主任。中國真空學會理事，中國物理學會半導體物理專業委員會委員。第八屆國務院學位委員會學科評議組成員。中國物理學會胡剛復物理獎獲得者。長期從事新型電子材料與器件的制備及應用研究。主要研究成果包括Nat. Mater.  1篇、Nat. Elect.  1篇、Nat. Phys. 1篇、Nat. Commun. 3篇、Adv. Mater.  5篇、Nano Lett. 6篇、ACS Nano 4篇、Phys. Rev. Lett.  2篇、J. Am. Chem. Soc. 3篇等。被引8000余次，其中單篇最高他引1000多次，多項工作被Nature及其子刊作為研究亮點報道。得國際重要學術會議30多次邀請報告。申請國家專利18項，獲得授權8項。承擔科技部重點研發計劃項目課題、國家杰出青年基金項目/重點項目、北京市重點專項等。