该路线图采用拓扑组装的前体(TAP)的技术,通过三个步骤可以阻止访问基态或其他异构体:(1)将所需结构的原子,结构和局部对称性的前体分子选择(2),然后将其选择为不同的拓扑组成。这是通过将前体单元限制在受约束的超晶格中并控制其整体取向以诱导相邻单元某些原子节点之间的连通性来实现的。(3)然后使用密度功能理论将这些拓扑组件放松到其最近的势能表面临界点。已提出了该路线图的使用,用于合成仅由五角大碳组成的五烯 - 五甲基 - 3,3-二甲基-1-丁烯(C 6 H 12)。理论计算表明,该碳多晶型物在动态和机械上是稳定的,耐温度高达1000 K,具有超高的理想强度,可以优于石墨烯,并且具有内在的准准级带隙,最大为3.25 eV。
在二维材料中,过渡金属二硫属化物 (TMD) 因其优异的性能而备受关注。[1,2] TMD 的化学式为 MX 2 ,其中 M 是过渡金属原子(例如 Mo、W),X 代表硫属原子(例如 S、Se、Te)。[2,3] 与其他 TMD 相比,二碲化钼 (MoTe 2 ) 因其工艺可调的同素异形相,即金属 1T' 和半导体 2H 相,最近引起了强烈的研究兴趣。 [4,5] 1T'相具有正交结构,也是获得优异拓扑性质的前兆阶段,并且在单层和多层水平上作为量子自旋霍尔效应的宿主以及在单斜 T d 相中作为原始 1T'相的低温畸变而出现的 II 型 Weyl 半金属态具有特殊的意义。[6,7] 随着厚度的减小,MoTe 2 表现出从间接到直接的带隙跃迁,而其带隙相对其他 TMD 较低 [8,9],范围从块体的 0.8 eV 到单层极限的 1.1 eV。[10] 此外,由于 1T'-MoTe 2 的电导率远高于 2H 相,1T'相在固态电池电极、电化学电容器和氢析出反应方面很有前景。 [11] 另一方面,2H-MoTe 2 由于其带隙小、吸附性强、热导率低等特点,在纳米技术中具有作为二维层状材料的潜力。[10,12] 由于两种同素异形相之间的能量差异很小,MoTe 2 成为研究相变特性的独特模型材料,具有许多相关应用,如微电子领域的二维非挥发性存储器件和忆阻器。[13,14] 此外,由于 2H-MoTe 2 具有高载流子迁移率、光学透明性、薄结构和化学稳定性,它是场效应晶体管、光电子学、储能、化学和生物传感等应用的合适候选材料。[15,16] 作为一种有前途的材料,清晰的理解和可重复的生长方法对于将 MoTe 2 从实验室水平提升到生产水平至关重要。传统上,可以通过机械剥离、物理
由于其缩放限制,一大批新兴材料和设备正在广泛地进行替代硅。锗已被硅替代大约半个世纪前,通过在周期桌子的第四组上移动一个街区。有趣的是,我们又向上移动一个块,我们到达碳,由于其令人印象深刻的晶体结构或同素体性,该碳被广泛用作下一代电子产品的替代品。随着我们在摩尔定律结束时采用基于硅技术的技术,在碳同素异形物中,石墨烯有可能成为未来技术的下一项候选材料,并有助于将电子设备超越摩尔的定律。发现石墨烯是一个碳薄片的单个原子层,2004年促使其研究了其出色的电子,光子和机械性能,研究其在开发未来电子和光子设备方面的潜力。制造石墨烯的各种方法仍处于早期阶段,工程师需要设计用于大规模生产纯净的单牌石墨烯片的大量生产方法。超快速发展的技术的开发主要依赖于对具有独特属性的新型2D材料以及具有更多样化和更好功能的设备架构设计的基本理解。