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新方法可提升超薄二維材料金屬烯穩定性

2025/12/12 10:08:34    來源：新華社CNML文字

　　新華社赫爾辛基12月11日電（記者朱昊晨　徐謙）芬蘭于韋斯屈萊大學日前發布的新聞公報說，該校研究人員發現了提升超薄新興二維材料金屬烯穩定性的新方法。這一突破有望為開發新一代納米電子器件、能源技術和生物醫用材料等提供新思路。

　　公報說，金屬烯是一類由金屬原子組成的二維金屬材料，其厚度僅為一個或幾個原子層。由于其超薄片層結構，這類材料在諸多領域應用前景廣闊，但同時也面臨穩定性不足、制備方法受限等問題。

　　為解決上述問題，研究人員選用了經典二維材料石墨烯作為模板材料，使其與金屬烯在原子尺度上進行“拼接”，以提高金屬烯的穩定性。隨后，研究人員采用量子力學建模結合先進機器學習算法，對多達1080種“石墨烯-金屬烯”界面進行了系統計算和比對。所謂界面，是指兩種二維材料在“拼接”時形成的邊界。

　　結果顯示，界面幾何結構的“規整程度”對金屬烯的穩定性至關重要。平滑、緊密匹配的界面形態更穩固，能夠更好承受缺陷和機械應力；而不規則的邊界、錯配較嚴重的界面則會導致結構失穩甚至斷裂。

　　研究還發現，當金屬烯由過渡金屬元素構成時，其與石墨烯“拼接”形成的界面通常更為穩固。過渡金屬是指元素周期表中的第3族至第12族元素，如鐵、鎳、銅、鉬等。

　　研究人員表示，該研究為如何設計更穩定、更大尺寸的金屬烯結構提供了系統性認識，有助于指導實驗中制備更堅固的金屬烯界面，為金屬烯從實驗室走向實際應用奠定了基礎。此外，該研究還驗證了機器學習模型可用于快速篩選候選材料和結構方案，大幅減少“試錯”成本，為后續新材料設計提供高效工具。

　　相關研究成果已發表在國際學術期刊《納米尺度》上。

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