Physics 版 (精华区)

发信人: skyfly (飞天), 信区: Physics
标  题: 全同纳米团簇周期点阵：一种新的两维人造晶格 
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年07月01日12:07:18 星期二), 站内信件

 　　
标题：全同纳米团簇周期点阵：一种新的两维人造晶格 

 　　从很多性质上来讲，纳米团簇是一种人造“原子”。如果纳米团簇能够像晶体中具有
内在特定原子序数的原子一样具有自己特定的大小并自发地排列成周期排列的有序结构，
这就构成了一种自然界不存在的新的凝聚态物质形式。在这类新的晶体形式中，由于每个
构造单元仅仅包含几个到几十个原子，原子尺度上的尺寸涨落或排列非周期性都将导致其
性质的戏剧性变化，因而大小均匀性及排列周期性是两个最基本的要素。如果能同时做到
这两点，我们就可以用大多数的物理研究工具对个别团簇的性质和它们的相互作用进行正
确的表征。对金属纳米团簇来讲，因为大部分金属电子费米波长在1nm左右，这类团簇构成
的器件会有希望工作在室温―这是很多电子器件特别是量子器件应用所必需的一个条件。
但是，制备尺寸相同且空间分布具有严格周期性的纳米团簇阵列是极其困难的。 

 　　表面物理国家重点实验室薛其坤和贾金锋领导的研究组，巧妙地利用周期纳米模板上
的幻数原子成簇现象，制备出了几乎近于完美的这类两维人造晶格。这类新的物质形式给
我们提供了一个前所未有的探索新的基本物理现象与规律――如纳米结构的量子效应和特
异光学电学性质、纳米磁性、两维磁性晶格的磁有序、自旋极化电子输运等的理想系统，
将会在纳米电子学、超高密度信息储存、纳米催化和量子计算和信息处理等很多方面有着
潜在的重要应用价值。该方法简单实用，用一般的分子束外延技术可以很容易在2－3英寸
的基板上实现这种结构的大规模生长，其面密度高达1013个/cm2。该方法适用各种金属（I
n、Ga、Al、Mn、Ag等多种金属及其合金）。通过改变金属的蒸发量，可以方便地对其大小
、组分及其晶格的类型进行精确的控制，到目前为止已经制备了16种不同的这类人造超晶
格。而且，这类结构显示了极好的稳定性，其热稳定性均在250℃以上(最高达550℃)，和
目前工业上大规模广泛应用的硅工艺技术相容。 

 　　他们与美国再生能源国家实验室张绳百博士、橡树岭国家实验室张振宇博士以及加拿
大国家研究局的李志强博士合作，利用扫描隧道显微镜/谱和第一性原理总能量计算，确定
了金属In团簇的原子结构，澄清了周期点阵的稳定性及形成原因。这是目前为止表面上团
簇的第一个令人信服的原子结构模型。它对理解其电子结构、建立宏观物性和微结构关系
以及发现其新的效应奠定了基础。 

 　　该工作部分成果已经发表在2002年2月11日的Phys. Rev. Lett. 88, 066101(2002)，
部分成果已被Appl. Phys. Lett. 和Phys. Rev. B接受发表。发表的PRL文章刊登在2002年
1月31日的美国物理学会的Phys. Rev. Focus上，同时还被Nature杂志在1月25日作为每周
物理研究的highlight做了介绍。欧洲及英国Electronic Engineering Times等对该项成果
及其可能的应用前景也进行了报道。 

相关内容:
Spontaneous Assembly of Perfectly Ordered Identical-Size Nanocluster Arrays

相关评论:
  Phys. Rev. Focus：“The Magic of Nanoclusters”
  Nature物理学部分：“Just Like That”
  Nature材料科学部分：“Cloning Clusters”
  美国Science News杂志：“Sowing neat rows of seeds on silicon”
  美国Infosatellite杂志：“A Gift from Nature”
  英国Electronic Engineering Times杂志: 
  “Nanociusters get ordered for magnetic recording”
  克罗地亚Nagrade.Priznanja杂志

　
 

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※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.247.101]