图片来源：ARC Centres of Excellence

    去年，皇家墨尔本理工大学（RMIT）的FLEET研究团队研发了一种熔融金属能有效沉积在具有原子级厚度（二维）晶体上的新方法。此方法具有突破性意义，被称为“十年一次”的进步。

    今年上半年，此研究小组研发的新方法不再对反应环境的控制要求那么严格，可以直接在普通反应环境中应用。同时，也对主要的氧化锡生长机制进行了适当的表征，这些都能够提高对目标氧化物生长的改进控制。

    而在去年，皇家墨尔本理工大学（RMIT）将此技术运用到液态金属（镓基）中来创造出一个理想的反应环境。在此反应环境下可合成所需的原子级厚度的氧化物，这是之前技术远远达不到的水平。与此同时，这个过程又非常实惠与简易，毫不夸张地说，在一个普通人家的厨灶上就可以完成这一系列流程。

    虽然最初的研究使用了昂贵并具有特殊设计的合金材料，同时也对反应环境的控制有着极其严格的要求。但是最近的研究已经证实，在普通的反应环境下使用低成本的液态锡也可以制备高质量的2-D材料，这大大简化了这门技术在未来的研究和应用。

    研究人员还首次对生长机制进行了表征，并且描绘出了晶体形成和生长的“路线图”。经证实这种晶体的生长过程是异常的复杂，首先在更大更完整的2-D锡氧化物（SnO）单分子膜上会生成具有较小的“岛”状的锡氧化物（SnOx），然后这些锡氧化物会发生增稠并吸收更多的氧形成二氧化锡（SnO2）。

透射电镜图（a）白锡氧化物（b）黄锡氧化物（c）粉锡氧化物（d）灰锡氧化物 图片来源：ARC Centres of Excellence

    未来应用

    这种简单的、可重复的制备2-D氧化锡晶体的方法可以扩展应用到其他低熔点液态金属及其合金上。

    在表征了生长机制的前提下，研究人员认为可以通过仔细控制大气中氧含量来控制表面氧化物的形成速率，从而控制氧化物层的数量和厚度以及由此产生的化学计量。

    锡氧化物作为2-D材料具有广阔的应用前景。在电子方面，它们可以既可以作为P型半导体（SnO）也可以作为N型半导体（SnO2）①，这一特点也是场效应晶体管（FET）设计者们的兴趣所在。

    2018年1月，他们在杂志《化学通讯》（ Chemical Communications）上发表了熔融锡表面上的2-D锡氧化物的生长过程。

    这项研究使用的设备与技术都是由澳大利亚显微与微量分析研究中心在和RMIT微纳米研究中心所提供。文章合著者Torben Daeneke同时也收到了墨尔本皇家理工大学“RMIT Vice Chancellor's research fellow”计划的支持。

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责任编辑：殷鹏飞

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