无定形碳单层的实验为物理辩论提供了新的证据

塑料、玻璃和凝胶，也称为块状无定形材料，是我们所有人的日常用品。但是对研究人员来说，这些材料长期以来一直是科学之谜——特别是当涉及到它们的原子组成时，它缺乏在大多数固体中发现的严格有序的晶体结构，例如金属、钻石和盐。

尽管科学界普遍认为原子是连续的随机网络，但存在一个长期的基本问题:非晶材料是真正连续的随机网络，还是其中嵌入了纳米晶体？

现在，我们终于有了答案——这要归功于一项新的研究，该研究详细描述了第一次成功的实验成长，用原子分辨率成像，以及研究二维无定形碳的性质。这篇论文发表在《自然》杂志上，由一个国际研究团队发表，其中包括范德比尔特大学物理学和工程学杰出教授索克拉特斯·潘特利德斯。

潘泰利德斯说:“由于这种单层材料的发现，我们第一次能够确认无定形结构的组成是一个包含纳米晶体的随机网络，这为原始辩论的一方提供了有力的证据。”。“但是这项工作不仅提供了答案；它是一种物理的二维碳材料，不同于广受赞誉的石墨烯，在我们的未来有着潜在的应用前景。”

潘泰利德斯认为，这种材料的未来器件应用可能包括未来计算机中磁性硬盘和电池中集电器电极的防腐蚀屏障。

由于研究人员长期面临的技术问题，有关非晶材料组成的问题持续了多年，其中包括小规模显微术的局限性，这使得物理学家无法在原子尺度上精确成像三维非晶材料。虽然研究人员能够精确成像非晶单层，但这种单层直到现在都是通过使用高能电子束来扰乱晶体单层而制造的。

由新加坡国立大学巴巴罗斯·厄齐尔马斯领导的团队培育的第一个稳定的无定形碳单层，由日本筑波科学城的石田和彦·苏那加小组拍摄，使这些问题成为过去。

潘泰利德斯教授是一名理论物理学家，他与新加坡和东京的团队远程合作，整合实验数据、理论基础和计算结果。孙那加集团的博士后研究员林俊浩(音译)曾是潘泰利德斯的研究生，他进行了关键的显微镜检查。范德比尔特博士后研究员王云鹏构建了一个合适的模型并进行计算。

这种生长方法使用冷衬底，并使用激光以受控方式提供能量，产生可再现的单层膜，并导致原子排列以及电学、机械和光学性质的新知识。

由于团队的成功开发和发现，这种可再现的方法为研究其他无定形二维材料的生长打开了大门。