第一作者：Yuzhou Zhao（趙宇舟）
通訊作者：Song Jin（金松）
通訊作者單位：威斯康星大學麥迪遜分校
2019年，內布拉斯加大學林肯分校Peter Sutter, Shawn Wimer, Eli Sutter等報導了在氣-液-固生長過程中生長GeS納米線的過程中，沿著納米線的軸方向進行層狀堆疊生長，並且展現了沿軸向的位錯，進而產生軸手性。軸手性的旋轉角度、旋轉能夠通過納米線的壁厚度進行調控。
圖1. Chiral twisted van der waaals nanowires (Nature 2019, DOI：10.1038/s41586-019-1147-x)同樣在2019年，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室Jie Yao等報導了GeS納米片堆疊的納米線生長過程中，引入螺旋位錯，在二維結構中實現連續扭曲GeS堆疊結構。
圖2. Helical van der Waals crystals with discretized Eshelby twist (Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1308-y)主要內容
有鑑於此，威斯康星大學麥迪遜分校金松等展示了一種在非歐氏界面生長二維材料的普適性模型，在非歐氏界面上生長，合成了螺旋型位錯結構的WSe2、WS2螺旋體，呈現出連續扭曲的多層超結構。該方法在能夠沿著界面上的螺旋體生長超扭曲結構。
結構表徵結果顯示，晶格的扭曲對應於不同層中的幾何扭曲，實現了在相鄰的不同原子層之間形成moiré超晶格，通過STEM表徵驗證能夠在形成的moiré晶格中，扭轉角度在較大範圍內可調控。該合成方法的實現將大力促進二維扭角結構材料的物理、化學、量子學性能的研究。
基底構建
在SiO2/Si平坦界面上擔載納米粒子（粒徑＜100 nm WO3納米粒子或200 nm SiO2納米球），通過水蒸氣輔助化學氣相沉積方法（金屬硫化物作為反應物，H2O作為傳輸試劑）從而在在基底上生長二維材料。通過控制圓錐狀納米粒子結構，能夠控制生長過程中二維材料扭轉角度和方向。
圖3. 非歐氏基底上二維材料生長過程
圖4. 不同扭角多層二維材料結構示意圖歐氏、非歐氏基底的基本特徵和區別
歐氏幾何結構是構建我們熟悉的世界的數學模型，把事物描述成平面、直線、角度幾個維度；非歐氏幾何結構描述了一種彎曲空間，其中「直線」是彎曲的，並且在一個正方形中角度之和不再是360°。從非歐氏幾何結構模型出發，人們能夠在合成材料中發現更多可能性。
扭曲超結構材料結構和表徵
分別在SiO2/Si基底上生長WSe2、WS2，發現和建模結果能夠很好的符合。
圖5. 非歐氏基底上二維材料生長方法示意圖如圖所示，計算機模擬了不同扭轉角度（3°，5°，10°，15°）中的生長過程，並且在實驗中得以驗證。在＞30層的WS2材料中發現隨著層增加，扭轉角度呈線性增加。
圖6. 二維材料在不同基底模式（歐氏/非歐氏結構）中的生長情況特別聲明：本文發布僅僅出於傳播信息需要，並不代表本公共號觀點；如其他媒體、網站或個人從本公眾號轉載使用，請向原作者申請，並自負版權等法律責任。