科学家打造新型2D材料“赤铁烯”拥有独特的铁磁与光催化特性

发布:cyqdesign 2018-07-30 17:06 阅读:2051
说到新材料的时候,大家通常很关心它到底可以做到多薄。最新报道称,巴西研究人员刚刚打造了一种被称作“赤铁烯”(hematene)的新型二维材料,单层厚度仅为三个铁原子。与以石墨烯为代表的许多二维材料一样,二维的赤铁烯也表现出了不同于寻常结构的性质。 I;|5C=!  
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研究配图 - 1:赤铁矿(hematite)→赤铁烯(hemetene)的液相分离
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石墨烯由独特而纤薄的单层碳原子组成,结构坚固、重量轻、且拥有优异的导电和导热性能。这这方面,石墨烯并非孤军奋战。 Ik@Q@ T"  
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比如最近,科学家们甚至打造出了二维的黑磷、二氧化镓、二硫化钼、三碘化铬等材料 —— 它们都拥有广泛而不寻常的特性。
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研究配图 - 2:赤铁烯的二维形态(2D morphology)
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该家族的最新成员,就是本文要为大家详细介绍的赤铁烯。赤铁矿是一种天然的矿物质,它也是我们工业用铁的主要来源。 5)SZd)  
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通过对矿石实施所谓的‘液相剥离’过程,研究团队成功打造出了一种厚度仅为 3 个铁原子 + 氧原子的板材。
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研究配图 - 3:赤铁烯的特征描述(Characterization)
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之后,研究人员对材料的特性展开了研究,观察 2D 形态与常规 3D 材料有何不同。结果发现: 2zrWR%B  
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赤铁烯表现出了铁磁性,与赤铁矿的反铁磁性刚好相反。此外它还被证明有望成为一种良好的光触媒(催化剂),可用于加速光化学反应。
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研究配图 - 4:赤铁烯的磁性(Magnetism)
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赤铁矿和赤铁烯都可以被光催化,其能够吸收太阳光谱中的紫外线到黄橙色部分,但前者因为太弱而无法被利用 —— 相比之下,赤铁烯的表现要优异得多。 ?\p%Mx?   
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光子撞击材料时,产生的正电荷和负电荷在到达表面的过程中,并没有相隔很远的距离。通过将赤铁烯和二氧化钛纳米管配对,研究人员又改善了它的性能。
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研究配图 - 5:光触媒(Photocatalysis)特性
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论文作者之一的 Douglas Soares Galvão 表示:“赤铁烯有望成为一种高效的光催化剂 —— 尤其适用于将水分解为氢和氧 —— 或打造基于自旋电子器件的超薄磁性材料”。 MFdFZkpiV  
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研究团队称,未来可对其它相关材料(比如铁氧化物)进行 2D 处理,从而产生一系列具有奇特性质的新材料。
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有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)期刊上。原标题为: {pJ@I=q  
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《Exfoliation of a non-van der Waals material from iron ore hematite》
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[编译自:Nature , 来源:Phys.org]
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