陈根：研究发现，2D材料可转化为3D结构

来源：金属功能材料 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2021-05-18

文/陈根

维度（Dimension），又称为维数，是数学中独立参数的数目。在物理学和哲学领域内，其是独立的时空坐标的数目。一直以来，无论是科学上的探索，还是文学上的创作，维度都是人们感兴趣的话题。

1884年，Edwin Abbott创作了小说《Flatland: A Romance in Many Dimensions（平面国）》。他在作品中想象了一个只存在于二维空间的世界，那里的所有生物都是二维的几何图形。

作者化身为平面国里的居民正方形——方先生，通过对平面国生活环境、居民构成、辨识方法、生存规则的描述，实现了二维的虚幻与清晰概念的现实对接，让读者清清楚楚地了解了虚拟的二维世界的本质。

现代2D由单原子层组成，虽然电子可以在二维中移动，但它们在第三维的运动则会受到限制。由于这种“挤压”，2D材料增强了光学和电子性能，在能源、通信、成像和量子计算等领域的下一代超薄器件显示出巨大前景。

通常情况下，对于所有这些应用，2D都被设想成平放排列。然而，这些材料非常薄，强度较差。所以，当它们被照亮时，光能跟它们相互作用的厚度有限，这就限制了它们的用途。为了克服这个缺点，研究人员开始寻找将2D材料折叠成复杂的3D形状的方法。

最近，英国巴斯大学的物理学家在二维材料的交叉处观察到了经过修改的能量景观。这样一个世界的物理性质类似于现代2D材料，如石墨烯和过渡金属二硫属化合物，包括二硫化钨(WS2)、二硫化钨(WSe2)、二硫化钼(MoS2)和二硫化钼(MoSe2)等。

其中，科学家们找到了一种将WS2 2D薄片转变为一个3D结构的方法。这种特殊的3D排列被称为“纳米网”——一种由密密麻麻、随机分布的堆叠组成的网状网络，包含扭曲或融合的WS2薄片。

纳米网具有非常强的非线性光学特性，能有效地将一种激光颜色转换为另一种颜色。在制造技术上，其也较为容易实现。此外，它还提供了可调节的材料属性以满足未来应用的需求。

为了揭示修改后的能量景观，科学家们设计了新的表征方法，未来，期待将这些方法应用到其他材料上，创造出更多造福人类的产品。