晶体_ 进展|新型二维原子晶体材料单层二硒化钒的“一维图案化”及其功能化

二维原子晶体材料的功能化对于实现光电、催化、新能源、生物医学等领域的应用具有重要意义。 结构模式化控制是实现二维材料功能化的重要手段之一。 迄今为止，利用电子/离子束蚀刻、元素掺杂等手段实现了二维材料的图案化。 图案化的二维材料显示了许多新的物理性质，例如纳米网石墨烯的半导体特性

图1 :单层二硒化钒( VSe2)与一维图案化(1D patterned )单层二硒化钒之间的可逆结构转移。 高取向热分解石墨( HOPG )表面单层的VSe2和一维图案化VSe2间的可逆结构转移的过程图像( a )、两者的大范围扫描隧道显微镜( STM )图像( b、d )和对应原子分辨率STM图( c、e )。

图2 :单层VSe2和一维图案化VSe2的计算结构模型和测量结果。 ( a )单层VSe2的结构模型。 ( b )单层VSe2的STM原子分辨率图和STM模拟图。 ( c，d )单层一维图案化VSe2结构模型，其中，a=0.99 nm、b=0.34 nm、h=0.33 nm . ( e )单层一维图案化VSe2的原子力显微镜( AFM )、STM原子分辨率图、STM模拟图和结构模型。

图3 :单层VSe2和一维图案化VSe2结构可逆变化的具体过程。 ( a)HOPG上的单层VSe2的STM图像。 (在270℃退火后的样品STM图像中，样品表面开始出现线缺陷。 ( c )在图330℃退火后的样品STM图像中，线缺陷数增加，开始形成同一取向的区域。 ( d )图350℃退火后的样品STM图像，VSe2完全变换为一维图案化VSe2。 该样品在250℃下加热并堆积硒后，返回原单层的VSe2。

图4 :铂( Pt )原子在单层一维图案化VSe2表面的分散吸附及其催化剂计算。 ( a )清洁的单层一维模式化VSe2样本的STM图像。 ( b )堆积了pt原子的单层一维图案化VSe2样本的STM图像。 ( c，d)Pt的二聚体和单原子的STM放大图像。 ( e )吸附在单层一维图案化VSe2样品表面的Pt多聚体，根据所含原子数的分布进行统计。 ( f)Pt单原子吸附在单层一维图案化VSe2上的结构模拟图。 ( g )将计算得到的Pt原子的吸附形态对氢发生反应( HER )自由能的影响与Pt单晶进行了比较。

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