低维过渡族金属硫化物纳米材料领域取得重要进展

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二维过渡金属硫族化合物（TMDs）是一种类石墨烯的三明治结构层状材料，由于其单层结构具有的直接带隙、强的自旋轨道耦合、压电性等物理性能，因而成为继石墨烯之后又一具有广阔应用前景的二维晶体材料。目前对于TMDs二维材料的研究中主要集中在其2H相结构。有趣的是，在2H相结构之外，许多TMDs二维材料还存在1T及1T’相结构，并展现出一些优异的物理化学性能（如催化性能），进一步拓展了此类材料的功能应用。然而，目前对于1T及1T’相的相关物理特性及其潜在的应用还缺乏深入的研究。特别地，针对TMDs的1T’的相结构，其最小结构单元可以看作由两个不同的原子单包组合而成，在形成二维材料边缘时会具有多种的边缘原子结构，因此有望诱发TMDs边缘的丰富物理性能。

（a）调控1T’-MoS2纳米带宽度构建磁存储器件的设计原型 （b）纳米带磁性随宽度周期性振荡

近日，西安交通大学材料学院邓俊楷副教授、理学院杨森教授与澳大利亚墨尔本大学刘哲（Zhe Liu）副教授合作，通过第一性原理计算研究，预测了1T’-MoS2纳米带中一种随着纳米带宽度的晶格单元奇偶数变化而引起的纳米带边缘铁磁性的振荡效应。该效应是TMDs类二维材料中首次发现的新型效应，只与纳米带的宽度有关。研究人员将此效应命名为纳米带磁性的“magic number”，并基于此效应设计了一种调控纳米带宽度而形成的边缘铁磁性交替稳定存在的新型自旋电子学器件原型。由于边缘铁磁性稳定存在的最小单位可以为原子尺度的晶格，因此这一器件原型有望用于开发和设计超高密度的磁存储材料（器件），为TMDs二维材料的功能应用提供了新的思路。

本项研究成果最近以“Ferromagnetism of 1T’-MoS2Nanoribbons stabilized by edge reconstruction and its periodic variation on nanoribbons width”为题发表在国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society（IF=14.357）上，这是邓俊楷副教授和刘哲副教授在最近三年的合作研究中，在二维智能材料领域合作发表的第5篇研究论文（JACS 2篇，Nature Communications 1篇，PRB 1篇，APL 1篇）。西安交通大学为本论文的第一作者和第一通讯单位，论文第一作者陈凯运是材料学院邓俊楷副教授和理学院杨森教授合作培养的博士生。

本项研究得到了国家自然科学基金面上项目、港澳与海外学者合作研究基金项目、创新群体项目，以及创新引智111计划2.0项目和中央高校基本科研业务费的资助。研究工作主要在校级高算平台上完成。