記者6日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該?？蒲腥藛T與清華大學(xué)、美國斯坦福大學(xué)的教授們合作，成功制備出一種新型量子材料。相關(guān)研究成果11月5日在線發(fā)表在NatureMaterials上。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心王兵教授和趙愛迪副教授研究團隊，與清華大學(xué)徐勇助理教授、段文暉教授以及美國斯坦福大學(xué)張首晟教授合作，成功制備出具有純平蜂窩結(jié)構(gòu)的單層錫烯。

類石墨烯結(jié)構(gòu)的IV族元素二維晶體材料及其物性研究，是當(dāng)前凝聚態(tài)物理學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的重要焦點。其中，二維類石墨烯晶體——錫烯因其具有很強的電子自旋-軌道耦合，被認為是繼石墨烯后又一種具有優(yōu)越物理性質(zhì)的新型量子材料。

2013年前后，理論物理學(xué)家們預(yù)言，錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體，有望實現(xiàn)室溫量子自旋霍爾效應(yīng)，在拓撲電子學(xué)器件應(yīng)用方面具有重要的意義。過去幾年中，中外多個研究組在不同的襯底表面制備了單層錫烯，但由于受襯底影響，這些已制備出的錫烯都具有非平面的翹曲結(jié)構(gòu)且均未表現(xiàn)出拓撲物性。如何制備出具有拓撲特性的錫烯，成為二維類石墨烯材料物性研究亟待突破的重要難題。

經(jīng)過近三年反復(fù)摸索，科研人員通過合作，成功制備出了具有拉伸晶格結(jié)構(gòu)的單層錫烯。實驗證實了其與碳基石墨烯具有諸多相似性，有望為平面蜂窩結(jié)構(gòu)的材料提供新的研究平臺。更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數(shù)高達0.51納米，具有拓撲特性。

與此同時，超高真空掃描隧道顯微學(xué)以及角分辨光電子能譜學(xué)結(jié)果與第一性原理計算的能態(tài)結(jié)構(gòu)一致，并進一步的理論計算，預(yù)言了在純平蜂窩結(jié)構(gòu)的鍺烯和鉛烯中也存在類似的拓撲特性，從而構(gòu)成了一類新型的二維拓撲量子材料家族。

據(jù)介紹，該研究將對二維量子材料的研究和應(yīng)用開發(fā)起到重要推動作用。