記者從南京大學獲悉,南京大學物理學院孫建教授團隊與外國科研人員合作,在石墨烯夾層中發現了一種全新的原子排列結構,改寫了氦等簡單元素只有「最密堆積結構」的認知,闡釋了物質「從二維到三維」的演變規律。
《美國國家科學院院刊》4月22日在線發表了相關成果。
孫建介紹,如果用大量規格相同的玻璃珠裝滿玻璃瓶,你會發現這些玻璃珠在每一層都呈現出蜂窩狀的正六邊形結構,這在數學上被稱為「最密堆積結構」。
由於這種結構的空間利用率最高,科學界一度認為,即便在白矮星那樣超高溫、超高壓的極端環境中,氦這樣的簡單元素也只能形成這種結構。
此次研究中,團隊運用自主開發的人工智能驅動軟件,分析了氦、氖、氬三種稀有氣體以及金屬鋁在石墨烯夾層中的狀態,發現了不同於「最密堆積結構」的新型晶體結構。「簡言之,它的每一層不是正六邊形,而是正四邊形。」孫建說。
論文通訊作者之一、2016年諾貝爾物理學獎獲得者邁克爾·科斯特利茨表示,進一步研究發現,隨着溫度升高,石墨烯夾層中的物質逐漸熔化,表現出一種不同於常規固態和液態的新狀態。「我們過去只在單層氦原子等二維繫統中發現過類似特性,通過此次研究,我們將這一規律拓展到了多層體系。」
「新結構、新狀態,預示這些材料可能具有新奇的性質,有待科學界繼續探究。」孫建說,此次研究揭示了物質「從二維到三維」演變過程中的物理行為與底層機制,為今後開發前沿技術提供了重要理論參考。
(來源:新華社)
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宋得書
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