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英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)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(yīng)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(shí)表現(xiàn)出電子-限域以及邊界效應(yīng)。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(dú)特各向異性結(jié)構(gòu)，引發(fā)了大量的理論計(jì)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(gè)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(cè)量長(zhǎng)度可達(dá)75微米，縱橫比最高可達(dá)到1000左右。該研究還發(fā)現(xiàn)該納米帶結(jié)構(gòu)為原子級(jí)單晶，以Z字形結(jié)晶取向排列。這一簡(jiǎn)單的液相制備方法為實(shí)驗(yàn)研究PNRs的性質(zhì)及其應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。這些應(yīng)用范圍可以從熱電設(shè)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(zhǎng)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(zhǎng)于75 nm)的中心，大面積復(fù)合物HS-AFM顯微照片。

Figure 3. PNR形成機(jī)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(duì)電極，Pt線為參比電極，（e-f）磷烯A_g²和硅峰強(qiáng)度，（g）PNRs樣品拉曼光譜。

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



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