Science：巧妙利用纳米管促进过渡金属硫族化物链状生长

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单层的范德瓦尔斯键合的准二维固体如石墨和过渡金属二硫化物（TMDs）的成功分离激发了科研人员对这些低维材料强烈的兴趣。单层或几层石墨烯或TMD通常显示出与大块材料明显不同的电子，光学和结构性质。薄材料具有深厚的基础物理学和广泛的应用潜力。过渡金属三硫族化物（TMT）如NbSe3和TaS3与范德瓦尔斯键合的准一维化合物密切相关，已经进行了广泛研究。这些材料可以支持异常的基态和集体模式的电子传输。尽管已经进行了一些尝试来研究稀释的TMT，但没有实验或理论研究检测单链或少链限制的TMT。分离和操纵原子链比原子片要困难得多，原子级薄的样品可以对空气敏感。

今日，在美国加州大学伯克利分校 、劳伦斯伯克利国家实验室Alex Zettl教授（通讯作者）的带领下，与分子铸造和人工光合作用联合中心合作，报道了在一个链限制内的一维过渡金属三硫族化物NbSe3的合成，包括实现分离的单链，链被包封在保护性氮化硼纳米管（BNNT）或碳纳米管（CNT）外壳中。空间限制促进并稳定亚晶胞NbSe3的生长，直至三重，双重甚至单原子链。封装还可以保护链条免受环境氧化，并且易于处理和表征。链条在管内可移动。即使在单链限制下，也观察到具有规则周期性的不寻常的螺旋扭转波。电子结构理论计算表明NbSe3的电子能带结构高度依赖于链数和方向，扭转波的不稳定性是由链的充电驱动的。在链和纳米管鞘之间发现非常少的共价键合，导致包封链的相对不受阻碍的纵向和扭转动力学。相关成果以题为“Torsional instability in the single-chain limit of a transition metal trichalcogenide”发表在了Science上。