新合成三維材料具有超強導(dǎo)電性能

圖片描繪了在砷化鎘內(nèi)部高速移動的電子。

【摘要】“足球比賽需要替補，材料也一樣。”日前多個國際研究團隊先后發(fā)表論文稱，合成出一種能夠替代石墨烯的三維材料。據(jù)稱這種材料的電氣性能與石墨烯相當(dāng)，且更便于生產(chǎn)，有望借此制造出運行速度更快的晶體管、傳感器和透明電極。

“足球比賽需要替補，材料也一樣。”日前多個國際研究團隊先后發(fā)表論文稱，合成出一種能夠替代石墨烯的三維材料。據(jù)稱這種材料的電氣性能與石墨烯相當(dāng)，且更便于生產(chǎn)，有望借此制造出運行速度更快的晶體管、傳感器和透明電極。

    石墨烯可謂是材料界當(dāng)紅巨星，各種美譽不絕于耳，各種應(yīng)用吊足了人們的胃口。但與此同時，其獨特的單層原子結(jié)構(gòu)也為原料的大規(guī)模生產(chǎn)和實用產(chǎn)品的制造設(shè)置了障礙。因此，科學(xué)家們一直在尋找一種既有石墨烯的本事又便于加工的三維材料。

    新合成的材料名為砷化鎘，在電氣性能上可以被看作是石墨烯的3D版。由來自英國牛津大學(xué)、美國斯坦福大學(xué)直線加速器實驗室和美國伯克利國家實驗室的三組科學(xué)家分別獨立發(fā)現(xiàn)，相關(guān)論文發(fā)表在5月25日出版的《自然·材料》上。

    領(lǐng)導(dǎo)此項研究的牛津大學(xué)科學(xué)家陳玉林（音譯）說，現(xiàn)在越來越多的人意識到石墨烯等材料在技術(shù)上的巨大潛力。這種日漸增長的興趣正在促使這一領(lǐng)域的快速進步，其中就包括對具有類似功能的替代材料的研究。

    物理學(xué)家組織網(wǎng)6月4日（北京時間）報道稱，陳玉林的小組此前用鈉鉍化合物模仿石墨烯超強導(dǎo)電性能，但這種化合物的性質(zhì)極不穩(wěn)定，當(dāng)暴露在空氣中就會變成粉末。而包括砷化鎘在內(nèi)的這兩種化合物都是由論文的共同作者，中國科學(xué)院的理論物理學(xué)家方仲（音譯）和戴希（音譯）預(yù)測的。

    石墨烯是單層碳原子結(jié)構(gòu)材料，具備很多神奇的特性。其中就是其優(yōu)異的導(dǎo)電性能：在石墨烯材料上，電子的運動速度可達到光速的1/300，遠(yuǎn)超過電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。

    另外兩個在美國普林斯頓大學(xué)和德國德累斯頓的研究小組也一直在試圖合成砷化鎘。其中一個團隊將論文發(fā)表在5月7日出版的《自然·通訊》上，另外一個團隊將論文發(fā)表在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上。陳玉林的團隊則合成了砷化鎘樣品，并且用設(shè)在英國的磚石光源和美國伯克利國家實驗室的先進光源進行了實驗。

    陳玉林說：“就日常使用而言，此類物質(zhì)是石墨烯很好的一個替補。我們正在與理論物理學(xué)家合作，看看是否還有更多更好的材料在等著我們。此外，也可以將此次研究作為一個平臺，用來探索更多更奇特的物質(zhì)形態(tài)，合成出更多有趣的物質(zhì)，因為當(dāng)你打開一扇門后，就會發(fā)現(xiàn)這扇門的后面，還有很多其他的門?！?BR>