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中新社南京4月22日电 (记者 徐珊珊)中新社记者22日从南京大学获悉,该校物理学院孙建教授团队与外国科研人员合作,在石墨烯夹层中发现一种全新的原子排列结构,改写了氦等简单元素只有“最密堆积结构”的认知,阐释物质“从二维到三维”的演变规律。
相关研究成果于当天在线发表在《美国国家科学院院刊》上。
据孙建介绍,如果用大量规格相同的玻璃珠装满玻璃瓶,就会发现这些玻璃珠在每一层都呈现出蜂窝状的正六边形结构,这在数学上被称为“最密堆积结构”。
由于这种结构的空间利用率最高,科学界一度认为,即便在白矮星那样超高温、超高压的极端环境中,氦这样的简单元素也只能形成这种结构。
此次研究中,团队运用自主开发的人工智能驱动软件,分析了氦、氖、氩三种稀有气体以及金属铝在石墨烯夹层中的状态,发现不同于“最密堆积结构”的新型晶体结构。“简言之,它的每一层不是正六边形,而是正四边形。”孙建说。
论文通讯作者之一、2016年诺贝尔物理学奖获得者迈克尔·科斯特利茨表示,进一步研究发现,随着温度升高,石墨烯夹层中的物质逐渐熔化,表现出一种不同于常规固态和液态的新状态。“我们过去只在单层氦原子等二维系统中发现过类似特性,通过此次研究,我们将这一规律拓展到了多层体系。”
“新结构、新状态,预示这些材料可能具有新奇的性质,有待科学界继续探究。”孙建说,此次研究揭示了物质“从二维到三维”演变过程中的物理行为与底层机制,为今后开发前沿技术提供了重要理论参考。(完) 【编辑:张子怡】
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