研究人员首次创造了一种天然稀有矿物钨钨矿(WS2)的单层。硫磺和钨原子的堆叠形成了一个三角形的蜂窝状图案，已经被证明具有不寻常的发光或光致发光特性。宾夕法尼亚州立大学物理学和材料科学与工程教授、团队负责人毛里西奥·特隆内斯说，三角形结构在光学技术中有潜在的应用;例如，用于光探测器和激光器。这项研究的结果将发表在该杂志的印刷版上纳米快报。
Terrones解释说，制造单层——单原子厚度的单层——是科学家们特别感兴趣的，因为矿物和其他物质的化学性质会根据它们的原子厚度而改变，这为各种厚度的多层材料的潜在有用应用打开了大门。在之前的研究中，科学家们已经完成了制造单层石墨烯的壮举——一种类似于铅笔芯中的石墨的物质。“这些研究人员使用的技术是乏味的，但它是有效的，”Terrones说。“他们基本上是用透明胶带一层一层地去除或剥离石墨烯，直到它们只剩一个原子的厚度。”
现在，Terrones和他的团队第一次使用受控的热还原-硫化方法-或化学气相沉积-用一种叫做钨铁矿的稀有矿物完成了同样的壮举。科学家们首先沉积了高度不到一纳米的微小氧化钨晶体，然后将晶体置于850摄氏度的硫蒸气中。这个过程产生了由一个原子厚度组成的单个层或片。这种结构被称为二硫化钨，是由钨原子与硫原子结合而成的三角形蜂窝状结构。
“二硫化钨单层最令人兴奋的特性之一是它的光致发光，”Terrones说。Terrones解释说，当一种物质吸收一种波长的光，并以不同的波长重新发射这种光时，就会发生光致发光。某些生物发光动物也具有光致发光的特性，如琵琶鱼和萤火虫。“我们工作中一个有趣的发现是，我们在三角形边缘看到最强的光致发光，就在原子化学变化的地方，而在三角形中心发生的光致发光要少得多，”特隆内斯说。“我们还发现这些新的单层在室温下发光。因此，这种材料不需要特殊的温度要求就能表现出这种特性。”
共同作者Vincent H. Crespi是宾夕法尼亚州立大学物理、化学和材料科学与工程的杰出教授，他补充说:“光致发光的图像很漂亮;三角形的边缘像小节日装饰品一样发光——节日装饰品在纳米光学领域具有潜在的革命性、长期的应用。”
这项研究在光学光探测、发光二极管的生产、甚至激光技术等领域都有许多潜在的应用。研究人员还计划尝试化学气相沉积技术，利用其他有潜在用途的层状材料来生长创新的单层。
欲知详情，请浏览www.psu.edu。
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