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科技日?qǐng)?bào)訊 (齊琦記者張曄)石墨烯因薄到單層碳原子的厚度，具有豐富多樣的理化性質(zhì)，其出現(xiàn)后，各種單層二維材料如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。但是，原子層厚度的超薄二維材料仍是沒有攻克的難題。6月6日，國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》發(fā)表了南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)一項(xiàng)成果，他們成功制備了原子層厚度的氧化物鈣鈦礦二維材料。該成果開啟了一扇通往具有豐富強(qiáng)關(guān)聯(lián)二維量子現(xiàn)象的大門。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)帶頭人潘曉晴教授介紹，自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，以其為代表的各類二維原子晶體材料由于在信息傳輸和能源存儲(chǔ)器件等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景而受到人們極大的關(guān)注。其中，鈣鈦礦氧化物由于過渡金屬離子中的電子-電子相互作用，展示出多鐵性和巨磁電阻等多種特殊的物理效應(yīng)。但是，原子層厚度的超薄二維材料仍有待攻克。

聶越峰教授課題組采用了一種分子束外延的薄膜生長(zhǎng)技術(shù)，獲得原子層厚度的高質(zhì)量氧化物鈣鈦礦二維材料。王鵬教授課題組利用多種先進(jìn)球差校正透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，直接觀測(cè)到鈣鈦礦BiFeO3(鉍鐵氧體)薄膜在二維極限下出現(xiàn)若干新穎現(xiàn)象。

據(jù)聶越峰介紹，電子在材料中的運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定了材料的性能。在石墨烯等傳統(tǒng)二維材料中，電子的運(yùn)動(dòng)相對(duì)自由，不太受其他電子的影響;而在很多氧化物鈣鈦礦材料中，電子之間存在很強(qiáng)的相互作用，正是這種電子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用促成了包括高溫超導(dǎo)在內(nèi)的各種新奇的量子態(tài)。制備鈣鈦礦二維材料，在二維體系中加入這種電子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用，有望發(fā)現(xiàn)更豐富而有趣的強(qiáng)關(guān)聯(lián)二維量子現(xiàn)象。