湖南大学潘安练发现新型二维螺旋晶体的形成机制

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二维过渡金属硫族化合物（MX2，M=Mo，W，X=S，Se，Te）是类似于石墨烯的层状化合物，其超薄的厚度为在纳米尺度下研究光与物质的相互作用提供了平台，其中以螺位错驱动生长机制形成的二维过渡金属MX2螺旋结构吸引了众多科研工作者的兴趣。相比于常规堆垛结构呈现出随层数奇偶变化而振荡减小的非线性光学性质，空间反演对称性破缺的螺旋结构则呈现出随层数增加而增强的非线性光学性质。截至目前，虽然二维过渡金属WS2螺旋结构在纳米尺度已经展示了其优异的光学性质，但是其结构复杂性的形成原因还一直是个谜。

针对这一问题，湖南大学纳米光子与集成器件研究团队，继先前采用优化的气相沉积生长技术首次实现在SiO2/Si衬底上可控制备了WS2螺旋结构，并观察到优异的非线性光子特性后（ACS Nano 2017），课题组通过持续大量的实验积累和验证，终于找到WS2二维螺旋结构可控生长的参数条件，首次在生长过程中观察到了“螺旋臂”结构，并系统纯清了形貌各异的多种WS2螺旋晶体结构的形成机制。该研究成果以“Controllable Growth and Formation Mechanisms of Dislocated WS2 Spirals”为题发表刚刚在国际纳米领域顶级期刊《Nano Letters》（影响因子12.7）上发表。论文第一作者是湖南大学材料学院博士后樊晓鹏，研究工作完成得到潘安练教授和金松特聘教授的联合指导，同时得到陈江华教授等其他相关研究人员的大力支持。

该研究工作进一步表明，新螺位错结构的引入是三角形螺旋结构转变为六角形螺旋结构的根本原因。这些新的认识和发现不仅丰富了人们对螺位错生长机制的认识，同时也为螺旋纳米结构在未来的光电器件中的应用提供了有力的科学依据。