“晶莹剔透 科学家们不断快速发展螺旋式新材料”

只要简单地扭动手指，就可以从卡片上制作出美丽的螺旋形状。 同样，加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家研究所(伯克利研究所)的科学家们制造了新的无机晶体。 这些无机晶体由原子薄片层叠而成，意外地像纳米级卡片一样呈螺旋状。

研究人员表示，他们惊人的结构将于6月19日在线发表在自然杂志这份新的研究报告上，有可能产生包括超导性在内的独特的光学、电子和热性质。

这些螺旋晶体与石墨烯一样，是由硫化锗层层叠而成的，硫化锗层是容易形成仅几个原子或单一原子厚度的薄片的半导体材料。 这个纳米片一般被称为2d材料。

加州大学伯克利分校的材料科学工程助理教授姚杰说:“没有人期待二维材料会通过这样的方法成长。” 这就像一个惊喜的礼物。 我相信这有可能给材料研究带来巨大的机会。

晶体的形状可能类似于dna的形状，其螺旋结构对携带遗传新闻的工作很重要，但基本结构实际上完全不同。 与有机dna不同，有机dna主要由碳、氧、氢等众所周知的原子组成，这些无机晶体由周期表中更偏僻的元素组成。 在这种情况下，是硫和锗。 有机分子一般呈各种各样的形式，但其主要成分的独特点质、碳、无机分子往往更直接、狭窄。

为了制造扭曲结构，这个团队利用一种叫做螺旋位错的晶体缺陷，使这个有序晶体结构中的错误具有一定的扭曲力。 以科学家john d. eshelby命名的这个eshelby twist已经被用来制作像松树一样螺旋状的纳米线。 但是，该研究是eshelby twist首次用于制造由层叠的二维原子薄半导体层构成的晶体。

一般来说，人们讨厌材料的缺陷。 他们想拥有完美的水晶。 姚明说他也是伯克利实验室的教师科学家。 但是，这次，我们表示必须感谢这些缺陷。 这些给我们带来了材料层间自然的扭曲。

在去年的一个大发现中，科学家们报告说，如果两块原子薄材料重叠在一起被称为魔角，石墨烯就会出现超导。 其他研究者一次成功堆叠了两层，但新的论文提供了一种用连续扭曲的方法合成千万到几百万层厚的堆叠结构的配方。

关注扭曲晶体中不连续阶梯的形成，将平滑扭曲的晶体变为圆形阶梯。 这是与eshelby twist机制相关的新现象。 该报的共同第一作者，加州大学伯克利分校的材料科学与工程专业的研究生尹柳说。 材料的相互作用是如何导致多个不同、美丽的几何形状的，这真是令人惊讶。

通过调整材料的合成条件和长度，研究人员可以改变层间的立场，形成类似弹簧的紧密扭曲结构，以及类似展开的slinky的松散结构。 研究小组通过生长硫化锗螺旋晶体证实了这一技术，但有可能用于生长形成原子级薄层的其他材料层。

扭曲的结构起因于储存的能量和两个材料层相互滑动的能量价格的竞争。 材料科学与工程系主任、该论文的高级理论家daryl chrzan如是说。 没有理由认为这种竞争仅限于硫化锗，在其他二维材料体系中也应该可以使用同样的结构。

这些层状材料的扭曲行为，一般只有两层在不同的立场上扭曲，已经显示出很大的潜力，引起了许多物理和化学界的关注。 现在我发现这些扭曲的层都结合在我们的新材料上了。 如果它们表现出与普通层压材料完全不同的材料特性，姚先生说。 但是，目前我们对这些属性的理解非常有限。 因为这种形式的材料这么新奇。 新的机会在等待着。

这篇论文的其他共同第一作者包括加州大学伯克利分校的苏君奎姆和haoye sun，以及阿尔冈国家研究所的王杰。 其他作者有富依阳、Zixuan方邦、若彭张掖、bo z. xu、michael wang、shuren lin、kyle b. tom、杨登、机器人robert o. ritchie、其他作者 肖惠松，秦屿，约翰·特纳和伯克利实验室的记忆链和argonne国家研究所的江国文和dafei jin。

伯克利实验室的分子铸造和高级光源工作得到美国能源部科学办公室和基础能源科学办公室的支持，合同号为。 de-ac02-05ch11231。 该研究还得到了美国能源部科学办公室、基础能源科学和材料科学与工程部办公室的支持，合同号为。 电子材料计划( kc1201 )中的de-ac02-244 05ch11231。

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