新方法可提升超薄二维材料金属烯稳定性

  新华社赫尔辛基12月11日电（记者朱昊晨　徐谦）芬兰于韦斯屈莱大学日前发布的新闻公报说，该校研究人员发现了提升超薄新兴二维材料金属烯稳定性的新方法。这一突破有望为开发新一代纳米电子器件、能源技术和生物医用材料等提供新思路。

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  公报说，金属烯是一类由金属原子组成的二维金属材料，其厚度仅为一个或几个原子层。由于其超薄片层结构，这类材料在诸多领域应用前景广阔，但同时也面临稳定性不足、制备方法受限等问题。

  为解决上述问题，研究人员选用了经典二维材料石墨烯作为模板材料，使其与金属烯在原子尺度上进行“拼接”，以提高金属烯的稳定性。随后，研究人员采用量子力学建模结合先进机器学习算法，对多达1080种“石墨烯-金属烯”界面进行了系统计算和比对。所谓界面，是指两种二维材料在“拼接”时形成的边界。

  结果显示，界面几何结构的“规整程度”对金属烯的稳定性至关重要。平滑、紧密匹配的界面形态更稳固，能够更好承受缺陷和机械应力；而不规则的边界、错配较严重的界面则会导致结构失稳甚至断裂。

  研究还发现，当金属烯由过渡金属元素构成时，其与石墨烯“拼接”形成的界面通常更为稳固。过渡金属是指元素周期表中的第3族至第12族元素，如铁、镍、铜、钼等。

  研究人员表示，该研究为如何设计更稳定、更大尺寸的金属烯结构提供了系统性认识，有助于指导实验中制备更坚固的金属烯界面，为金属烯从实验室走向实际应用奠定了基础。此外，该研究还验证了机器学习模型可用于快速筛选候选材料和结构方案，大幅减少“试错”成本，为后续新材料设计提供高效工具。

  相关研究成果已发表在国际学术期刊《纳米尺度》上。