具备全新电子特性的晶间材料发现

科技日报北京5月26日电 （记者张梦然）据最新一期《自然·材料》报道，美国罗格斯大学新不伦瑞克分校团队发现了一类新型材料——晶间。这类材料展现出一种此前未被发现的电子特性，可能为更高效的电子元件、量子计算以及环保材料的发展带来突破。

这项发现依托于现代物理学中的“扭曲电子学”技术，即通过以特定角度扭曲二维材料层来形成摩尔纹结构，从而改变材料内部电子的行为。这些特殊的结构配置可产生常规晶体中无法实现的新奇物理特性。

团队首先将两层超薄石墨烯堆叠在一起，每层都是一原子厚的碳原子片，排列成六边形网格结构。随后，他们在一层由硼和氮组成的六方晶体材料——六方氮化硼上，对其中一层石墨烯进行轻微的扭曲。结果这种微小的错位形成了类似摩尔纹的图案，类似于两个细网屏重叠时出现的视觉效果。正是这种层间的细微结构变化，显著改变了电子在材料中的传输行为。

这一发现为材料设计开辟了全新路径。新材料之所以被命名为晶间，是因为它们兼具晶体与准晶体的特征。它们像准晶体一样具有非周期性的结构图案，却又保留了传统晶体的某些对称性。晶间材料使科学家能够仅通过调整几何结构来控制电子的行为，而不必依赖于改变材料的化学成分。通过深入研究和调控晶间材料中电子的独特性质，科学家有望开发出更高效的晶体管、传感器等电子器件，而这些功能以往需要更复杂的材料组合和加工工艺才能实现。

晶间材料的特性可能导致一系列新颖和异常的物理现象，例如超导性和磁性。它还有望用于低能耗电子器件和原子级传感器，在量子计算机的构建中发挥关键作用，并能为新一代消费电子产品提供动力。未来还有望设计出完整的电子电路，其中每一项功能，如开关、传感、信号传输等，都可以通过调节原子级别的几何结构来实现，晶间材料或将成为这类未来技术的核心基础。

扭一扭，新功能都有。科学家把两层超薄石墨烯叠在一起，让其中一层轻微扭动，如同把两张纱网错开叠放，形成波纹图案，这改变了材料内部电子的运动方式，使其具有“超能力”。这种材料既像普通晶体，又像准晶体，于是被称为“晶间”。只需调整原子排列结构，就能控制电子行为。科学家设想，用这种材料设计原子级电路，所有功能都可通过“结构变形”实现。未来，它还可成为高效电子设备、量子计算机甚至环保科技的基础材料。