范滇元、张晗教授团队在《Nature Communications》发表研究论文

发布时间:2019-09-09

近日,深圳大学范滇元院士、张晗教授团队在Nature Communications中科院JCR 1区,TOP期刊)上发表了题目为“Liquefaction of Water on the Surface of Anisotropic Two-dimensional Atomic Layered Black Phosphorus”的研究论文(DOI: org/10.1038/s41467-019-11937-9)。郭志男副教授和张晗教授为共同通讯作者。

二维黑磷晶体材料由于具有天然的沟槽状的原子排列结构,导致其在相互垂直的Armchair和Zigzag方向具有非常明显的各项异性的特性,如各向异性的电学性能、光学性能、机械性能、热电性能等。针对黑磷的各向异性原子排列结构,作者设计了一个水滴在黑磷晶体表面凝结的动态实验,并运用光学显微镜将小水滴在黑磷晶体表面凝固的整个过程记录下来。实验结果表明,凝结在黑磷晶体表面的小水滴形状为椭球形,且其长轴为黑磷晶体的Zigzag方向。然而,在同样条件下,在不具备各向异性原子排列结构的石墨烯和二硫化钼表面所形成的小水滴为圆球形。分子动力学模拟计算结果表明,水分子在沿着黑磷晶体Zigzag方向具有最小的能量,结构相对稳定。而水分子在石墨烯和二硫化钼晶体表面各个方向分布能量相差不大,因此不具备各向异性的亲水性能。作者进一步利用偏振拉曼光谱验证水滴各项异性亲水性能的准确性和可靠性,采用原位拉曼光谱的特征峰的位置和强度变化以及黑磷FET的电学性能来验证亲水实验对黑磷晶体的无损性。该工作首次提出了小水滴在各项异性的二维材料晶体表面各项异性的分布现象。同时该方法可用做二维材料各项异性原子排列方向快速(<10 s)鉴定,对各项异性的光学器件、光电器件、光热器件和纳米机械器件的制备和应用具有非常重要的指导意义。

该研究得到了国家自然科学基金重点项目的大力支持。

文章下载链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-11937-9