异质结构

北京大学物理学院量子材料科学中心杜瑞瑞课题组与合作者利用扫描隧道显微镜系统对α-RuCl3/石墨烯异质结中α-RuCl3的电子态进行了系统研究

在此研究中，利用扫描隧道显微镜/光谱（STM/STS）结合密度泛函理论（DFT）计算和平均场哈密顿量来研究石墨烯/1T-TaS2，作者证明了石墨烯中PI-CDW的存在，并阐明了两个体系之间耦合的细节。这是由于这两种材料的独特性质，1T-TaS2中CDW和Mott能隙的共存，以及石墨烯中电子的狄拉克谱，能够区分石墨烯中的PI-CDW和宿主CDW的贡献，并排除屏蔽诱导的电荷调制。研究提出了一种基于石墨烯和1T-TaS2中载流子之间短程交换相互作用的模型，该模型捕捉到了CDW近邻效应的主要特征。

通过将MoS₂和黑磷（BP）等二维材料与石墨烯结合，本文开发的光伏探测器不仅实现了高效的MWIR光探测功能，还集成了超快闪存和计算能力。这种集成创新打破了传统MWIR探测器对冷却需求的限制，提供了高响应性和低功耗的解决方案，对便携式和低成本的红外成像系统具有重要意义。

与单一的 MXene 或石墨烯成分相比，异质结构中的MXene侧能更有效地锚定多硫化锂并抑制穿梭效应。然而，更重要的是，Ti2CS2-石墨烯异质结构能更有效地促进放电过程中的硫还原反应，并降低充电过程中Li的扩散阻力/Li+2S 的分解阻力，这有利于改善Li-S电池的迟滞动力学。这项研究表明，Ti2CS2-石墨烯异质结构可用作潜在的阴极宿主，并为锂-S电池阴极宿主的设计提供了理论指导。

东华理工大学张爽团队开发了一种新型二硫化钼/氧化石墨烯异质结（MoS2/GO-H）作为电容去离子（CDI）的有效电极，用于去除水中低浓度的铀离子（UO22+）。这种异质结通过结合电吸附和电催化的优势，引入了一种创新的电吸附-电催化系统（EES）策略。EES系统利用MoS2和GO界面处的界面极化产生额外的电场，显著影响载流子的行为。

在这项研究中，来自西班牙、中国、捷克等国的科学家合作，通过制备具有可控扭曲角的 WSe₂/石墨烯 vdW 异质结构，首次实验验证了自旋纹理可以通过扭曲角进行调制。他们使用光学二次谐波产生（SHG）和拉曼光谱准确测量了扭曲角。

本文通过在还原氧化石墨烯(rGO)上原位组装毛毛虫状的VS2纳米片，制备了一种新的三维(3D) VS2/还原氧化石墨烯(rGO)异质结构(VS2-rGO)。这种3D VS2- rgo具有明确定义的异质结界面，旨在减轻Li +插入/脱插周期中VS2的体积膨胀。这种优化的设计提高了异质结的导电性，促进了电子和离子的高效传输。

在此研究中，作者介绍了一种使用微机电系统（MEMS）的具有原位可调界面特性的2DM片上平台。该平台由紧凑且经济高效的器件组成，能够对2DM进行精确的电压控制操作，包括近邻、转角和加压动作。通过在转角六方氮化硼（h-BN）的非线性光学磁化率中创建合成拓扑奇点（如半子）来演示这项技术。该技术的一个关键应用是开发具有实时和宽范围可调偏振的集成光源。此外预测了一种量子类似物，可以产生具有可调纠缠特性的纠缠光子对。这项研究工作扩展了现有技术在操纵低维量子材料方面的能力，并为新的混合二维和三维器件铺平了道路，在凝聚态物理、量子光学和相关领域具有广阔的应用前景。

本文的发现为理解石墨烯/CrOCl异质结的奇异物理性质提供了线索，为进一步利用范德华异质结中有效的界面电荷耦合来设计量子电子态铺平了道路。

该研究报道了一类强耦合NbSe2纳米片（NSs）/石墨烯（G）异质结构，其具有扩展的层间距和高电子导电性，从而提升了钾存储性能。

本研究全面回顾了3D-on-2D掺入策略的最新进展，包括直接生长到基于层转移的方法以及从非外延到外延的集成方法。技术进步和障碍进行了严格的讨论，以探索最佳的，但可行的，整合策略的三维对二维异质结构。最后，展望了混合维集成过程，确定了最新技术中的关键挑战，并提出了未来创新的潜在机遇。

该器件具有超快且多级非易失性存储特性，特别是具有113.36 V的超大存储窗口，107的擦除/编程电流比，30 ns的超快工作速度，超过1000个周期的出色耐久时间和超过1100 s的保留性能。此外，该器件表现出电和光可调谐的多级非易失性存储器行为。通过控制电压和光脉冲参数，器件实现了130电平(>7位)的电存储状态和45电平(>5位)的光存储状态。

该工作构建了石墨烯/电子化合物异质结作为单原子催化剂的载体，用于调节单原子的SRR催化活性。电子化合物表面的电子云转移至石墨烯，然后传递到金属单原子，影响金属活性位点的电子结构和与锂硫分子的结合强度。通过计算吸附能、吉布斯自由能、过电势和Li2S分解势垒，进一步揭示了电子化合物对单原子催化锂硫反应的促进作用。同时构建相应的描述符用以阐明高催化活性的来源。这一研究为锂硫电池电催化剂的理论设计提供了新思路。