科技日報(bào)訊 (齊琦記者張曄)石墨烯因薄到單層碳原子的厚度，具有豐富多樣的理化性質(zhì)，其出現(xiàn)后，各種單層二維材料如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)。但是，原子層厚度的超薄二維材料仍是沒有攻克的難題。6月6日，國際頂級期刊《自然》發(fā)表了南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)一項(xiàng)成果，他們成功制備了原子層厚度的氧化物鈣鈦礦二維材料。該成果開啟了一扇通往具有豐富強(qiáng)關(guān)聯(lián)二維量子現(xiàn)象的大門。

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)帶頭人潘曉晴教授介紹，自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，以其為代表的各類二維原子晶體材料由于在信息傳輸和能源存儲器件等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景而受到人們極大的關(guān)注。其中，鈣鈦礦氧化物由于過渡金屬離子中的電子-電子相互作用，展示出多鐵性和巨磁電阻等多種特殊的物理效應(yīng)。但是，原子層厚度的超薄二維材料仍有待攻克。

聶越峰教授課題組采用了一種分子束外延的薄膜生長技術(shù)，獲得原子層厚度的高質(zhì)量氧化物鈣鈦礦二維材料。王鵬教授課題組利用多種先進(jìn)球差校正透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，直接觀測到鈣鈦礦BiFeO3(鉍鐵氧體)薄膜在二維極限下出現(xiàn)若干新穎現(xiàn)象。

據(jù)聶越峰介紹，電子在材料中的運(yùn)動形式?jīng)Q定了材料的性能。在石墨烯等傳統(tǒng)二維材料中，電子的運(yùn)動相對自由，不太受其他電子的影響;而在很多氧化物鈣鈦礦材料中，電子之間存在很強(qiáng)的相互作用，正是這種電子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用促成了包括高溫超導(dǎo)在內(nèi)的各種新奇的量子態(tài)。制備鈣鈦礦二維材料，在二維體系中加入這種電子間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用，有望發(fā)現(xiàn)更豐富而有趣的強(qiáng)關(guān)聯(lián)二維量子現(xiàn)象。