超薄二维材料金属烯稳定性：三大实用新方法显著提升
新华社赫尔辛基12月11日电（记者朱昊晨 徐谦）芬兰赫尔辛基大学日前发布新闻公报称，该校研究人员发现了一种能够提升超薄新兴二维材料金属烯稳定性的新方法。这项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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公报指出，金属烯是一类由金属原子构成的二维金属材料，其厚度仅为一个或几个原子层。得益于其超薄片层结构，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对比。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为稳固，能够更好地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、锌等。
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。（完）
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