物电学院徐小志研究员在《Nature》发表论文

2020-05-28 09:48:20
科学研究

我校物理与电信工程学院、广东省量子调控工程与材料重点实验室青年拔尖人才徐小志研究员与北京大学刘开辉研究员、王恩哥院士团队,南方科技大学俞大鹏院士团队和韩国蔚山科学技术学院的丁峰教授团队等合作在高指数单晶铜箔生长方面取得重大突破,首次实现了30余种指数面A4尺寸的单晶铜箔的制备。该研究成果以“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”为题,于5月27日发表在《Nature》上,文章链接为https://www.nature.com/articles/s41586-020-2298-5。

按照密勒指数分类,对于一个金属,只有{100}、{110}和{111}三种低指数面。与之相对应的,一个金属可以有无数种高指数晶面。这些不同的晶面可以提供极其丰富的表面结构和物理研究平台:高指数晶面的不同对称性可以为新型二维材料的外延生长提供衬底;高指数面上的平行台阶面可以对覆盖在其表面的材料物理化学性质进行周期势场调控;高指数表面裸露的台阶可以作为活性位点大大提高其催化性能。但是,由于高指数晶面的制备在热力学及动力学上均不占优势,大尺寸高指数面单晶铜箔的制备在世界范围内一直是一个技术空白。

典型高指数面单晶铜箔的光学照片及质量表征

针对这一难题,研究团队将攻关目标锁定在铜箔再结晶过程的热力学和动力学调控上。通过将再结晶过程的表面能控制转变成界面能控制,成功将Cu(111)晶面的绝对优势打破,进而制备出了多达30余种晶面的单晶铜箔。之后,类比生物学中的“遗传”思想,团队通过将制备出的“子晶”放到商业多晶铜箔上,进行退火处理,实现了特定晶面的大尺寸单晶铜箔的定向制造。同时,研究团队发现该方法具有普适性,可推广至其它单晶金属箔片的制备,有望推进单晶金属箔片在5G通信、机械制造、建筑工业、国防工业等领域的高端应用。

高指数单晶铜箔库示意图

我校徐小志研究员为论文共同第一作者,我校为第四署名单位。徐小志研究员是我校新引进青年拔尖人才,2017年国家“博新计划”入选者,2019年中国十大新锐科技人物,2019年广东省“珠江人才计划”创新创业团队核心成员,2020年广东省重点研发计划首席科学家,2020年广东省杰出青年基金获得者。主要从事表界面调控低维材料与器件研究。以第一作者发表文章包括Nature(2篇)、 Nature Nanotechnology(ESI高被引论文)、 Nature Chemistry、Advanced Materials、Science Bulletin(ESI高被引论文)等。徐小志研究员的招生方向是凝聚态物理和光学,其团队欢迎新生力量加入。该研究得到了广东省重点领域研发计划、广东省杰出青年基金、物理一流学科等经费的支持。

示意图提供:课题组

制图:黄子晴 吕雯思

作者/通讯员:李聪鹏 | 来源:物理与电信工程学院 | 编辑:杨柳青
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