具有可调光电子电磁耦合的二维范德华力异质结构

（Nanowerk Spotlight）自2004年首次展示石墨烯以来，科学界一直在寻求通过人工堆叠不同的超薄材料来构建人造材料的可能性。这些材料称为范德华力异质结构。

由于其独特的层间耦合和光电特性，这些材料对于下一代纳米电子学具有极大的兴趣。

传统的2D异质结构通常由两层使用无机材料的相反电荷载流子类型组成。创建2D异质结构时的挑战之一是将各个组件堆叠在一起的艰苦工作。

现在，研究人员首次发现，在两对不同的有机CT层对之间还存在电荷转移（CT）引起的界面耦合。

此外，可以利用外部刺激来调整界面耦合，以控制有机范德华力异质结构（vdWHs）的物理性质。

“异质的接口可以提供许多可能性，以产生新的现象，” 神强仁，副教授在机械工程系在坦普尔大学，告诉Nanowerk。“我们小组在研究有机CT络合物方面拥有多年的经验。由于有机CT络合物的两层之间的界面不同于单相，例如层内和层间CT相互作用，因此研究内部的界面耦合令人兴奋。有机范德华力异质结构。”

这项工作最重要的发现是刚刚发表在《自然通讯》上（“分子异质结构中的可调谐二维界面耦合”），研究人员发现了二维有机范德华异质结构中的强各向异性各向异性电荷转移耦合。

有机范德华异质结构表现出多刺激控制的物理性质。图片：徐乙博士）

正如该团队（Ren的小组与天普大学的Michael L Klein教授的高性能计算小组之间的合作）指出的那样，这种界面CT耦合可实现有机vdWHs中外部刺激控制的物理特性。

为了准备2D vdWH，研究人员广泛使用了常规的化学气相沉积方法。但是，单层2D膜与基材之间的弱层间相互作用会导致岛状生长，而不是连续的单层。

坦普尔大学团队演示的方法允许以独立的2D CT异质结构进行大规模（mm 2范围）组装，并具有受控的方向和独特的物理化学特性。正如他们所指出的，由于沿垂直方向和水平方向的两个CT对之间的耦合，界面耦合可以通过外部场（铁电和磁场）在很大范围内进行调谐，从而大大增强了电流和电容。

Ren说：“由于我们的vdWH表现出多功能的外部刺激依赖性反应（例如压阻，电阻和磁导），因此它们可用于多功能传感器。” “例如，vdWHs表现出出色的压力依赖性灵敏度，并具有-4.4×10 -6 Pa -1的高压阻系数。”

他补充说：“由两对有机CT配合物与可调界面耦合的结合所形成的有机vdW异质结构显示出比单个组件具有压倒性的优势。” “它们表现出独特的物理化学特性，涵盖了绝大多数的光电磁机械主题。”

研究人员的下一步将集中于晶圆级二维vdWH的合成，以用于人工智能应用。

由于有机vdWHs随电导率的变化表现出对外部刺激的快速响应，因此开辟了多刺激传感器的实际应用。

信息来源：Nanowerk