少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花,旨在操控其宏观特性。最近,二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响,这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体,最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看,二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定,磁共振频率在 THz 范围内,比铁磁体高几个数量级。至关重要的是,反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内,这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此,光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力,这是基于已证实的可能性,即使光子能量远离其本征频率,也可以完全相干地驱动此类模式[21,22],也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下,过渡金属三硫属磷酸盐(MPX3,其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se)代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子,但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上,实验证明,NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
范德华 (vdW) 磁体的发现为凝聚态物理和自旋电子技术开辟了新范式。然而,具有 vdW 铁磁体的有源自旋电子器件的操作仅限于低温,从而限制了它们更广泛的实际应用。本文展示了使用石墨烯异质结构中的 vdW 流动铁磁体 Fe 5 GeTe 2 的横向自旋阀器件在室温下的稳健操作。在具有负自旋极化的石墨烯界面处测量了 Fe 5 GeTe 2 的室温自旋电子特性。横向自旋阀和自旋进动测量通过自旋动力学测量探测 Fe 5 GeTe 2 /石墨烯界面自旋电子特性,揭示了多向自旋极化,从而提供了独特的见解。密度泛函理论计算与蒙特卡罗模拟相结合,揭示了 Fe 5 GeTe 2 中显著倾斜的 Fe 磁矩以及 Fe 5 GeTe 2 /石墨烯界面处存在负自旋极化。这些发现为范德华界面设计和基于范德华磁体的自旋电子器件在室温下的应用提供了机会。
简单的苏格兰胶带将其剥落到本构单层。[1]高温超导体(HTSC)提供多种这样的分层相关系统。Remarkably, even the atomically thin Bi 2 Sr 2 CuCa 2 O 8 + δ (BSCCO) layers, i.e., the layers containing a single or a few ele- mentary cells, have been found to possess the superconducting transition tempera- ture close to that of the bulk samples [2,3] and showed the superconductor–insu- lator transition driven by the evolution of the density of states.[4]由于这些属性,HTSC可以用作VDW异质构造的起始块。但是,隔离拥有超导性的铜酸盐单层仍然是一项艰巨的任务,尤其是如果人们希望实现薄而结晶的界面。关键是,如果在环境气氛下被氧气污染,原子上的BSCCO薄片会高度绝缘。[1,5]拉曼测量结果[5,6]报道了薄BSCCO薄片中氧气的高化学活性。更详细的研究[7]表明,水分子也可以迅速恶化BSCCO薄片的表面。此外,铜层中的氧气掺杂剂在上方移动
过渡金属三卡构基化(TMTC)是准二维(1D)MX 3-Type van der wa wa waals分层半导体,其中M是IV和V组的过渡金属元素,X表示chalcogen元素。由于独特的准1D晶体结构,它们具有多种新型的电气特性,例如可变的带镜,电荷密度波和超导性,以及高度各向异性的光学光学,热电和磁性。TMTC的研究在1D量子材料字段中起着至关重要的作用,从而在材料研究维度中实现了新的机会。目前,已经在材料和固态设备方面取得了巨大进展,证明了在实现纳米电子设备中的有希望的应用。本评论提供了一个全面的概述,以根据TMTCS调查材料,设备和应用程序的最新技术。首先,已经讨论了TMTC的符号结构,当前的主要合成方法和物理特性。其次,提出了各个领域中TMTC应用的示例,例如光电探测器,储能设备,催化剂和传感器。最后,我们概述了TMTC研究的机会和未来观点,以及基础研究和实际应用中的挑战。
当二维范德华材料被堆叠以构建异质结构时,Moir'E模式从扭曲的界面或单个层的晶格常数中的不匹配出现。放松原子位置是Moir'e模式的直接,通用的后果,对物理特性具有许多影响。moir´e驱动的原子放松可能被天真地认为仅限于界面层,因此与多层异质结构无关。但是,我们提供了两种类型的范德华异质结构的三维性质的重要性的实验证据:首先,在多层石墨烯中以小扭曲角(θ≈0。14°),我们观察到弛豫结构域的传播甚至超过18个石墨烯层。第二,我们展示了如何在BI 2 SE 3上使用多层PDTE 2,Moir´e晶格常数取决于PDTE 2层的数量。以实验发现的启发,我们开发了一种连续方法,以基于Ab Initi拟示的广义堆叠断层能量功能对多层弛豫过程进行建模。利用该方法的连续性属性使我们能够访问大规模的制度并与我们在这两个系统的实验数据达成协议。此外,众所周知,石墨烯的电子结构敏感取决于局部晶格变形。因此,我们研究了多层松弛对扭曲石墨系统状态局部密度的影响。我们确定对系统的可测量含义,通过扫描隧道显微镜在实验上访问。我们的多层松弛方法不限于讨论的系统,可以用来发现界面缺陷对各种层次感兴趣系统的影响。
对应物。[2]因此,2D材料非常适合柔性光电子,并且有可能用于下一代超薄电子和光电设备。[1]在2004年发现石墨烯时,首先实现了2D材料的概念。[4]石墨烯对其出色的电气,光学和机械性能引起了广泛的关注。[4-6]已经研究了各种技术应用,包括Spintronics,sensors,opetelectronics,SuperCapitors和Solar Cells等。[5,7] Besides graphene, other 2D materials, such as h-BN, phosphorene, silicene, germanene, and transition metal dichalcogenides (molybdenum disulfide (MoS 2 ), molybdenum diselenide (MoSe 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ), and tungsten diselenide (WSe 2 ), etc.),近年来已经进行了广泛的研究。[1,8–11]单层二维材料的厚度通常在订单上或小于1 nm。同时,它们的侧向尺寸可以达到更大的尺寸(从微米到偶数英寸),并且在随后的处理或进行特征或设备应用程序的后续处理或后续测量之前,可以将2D材料转移到不同的基板上。
少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花,旨在操控其宏观特性。最近,二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响,这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体,最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看,二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定,磁共振频率在 THz 范围内,比铁磁体高几个数量级。至关重要的是,反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内,这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此,光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力,这是基于已证实的可能性,即使光子能量远离其本征频率,也可以完全相干地驱动此类模式[21,22],也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下,过渡金属三硫属磷酸盐(MPX3,其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se)代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子,但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上,实验证明,NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
二维材料中的层间电子耦合可通过堆叠工程实现可调和的突发特性。然而,它也会导致二维半导体电子结构的显著演变和激子效应的衰减,例如当单层堆叠成范德华结构时,过渡金属二硫属化物中的激子光致发光和光学非线性会迅速降低。这里我们报告了一种范德华晶体——二氯化氧化铌 (NbOCl 2 ),其特点是层间电子耦合消失,块体形式下具有单层状激子行为,以及比单层 WS 2 高三个数量级的可扩展二次谐波产生强度。值得注意的是,强二阶非线性使得能够通过自发参量下转换 (SPDC) 过程在薄至约 46 纳米的薄片中产生相关参量光子对。据我们所知,这是第一个在二维层状材料中明确展示的 SPDC 源,也是有史以来报道的最薄的 SPDC 源。我们的工作为开发基于范德华材料的超紧凑片上 SPDC 源以及经典和量子光学技术中的高性能光子调制器开辟了一条道路 1–4 。
太阳能转化为电能是一种很有前途的清洁能源,可为未来更可持续的技术格局提供动力。尽管传统硅基太阳能电池得到了广泛应用,但不断提高太阳能转化为电能的转换效率仍然是一项艰巨的挑战。传统晶体硅 pn 结太阳能电池受到光生电子空穴对非辐射复合的困扰 [1],这严重限制了其太阳能转化为电能的效率。[2] 硅太阳能电池还需要使用更厚的层来实现更长的光路,从而获得更好的光吸收,这从根本上限制了它们在超紧凑和低质量太阳能电池设计中的应用。[3] 寻找超越传统硅 pn 结太阳能电池的新型纳米材料和器件结构仍然是一个悬而未决的研究挑战,迫切需要解决。
摘要在过去十年中,通过应用新技术,我们对神经疾病的理解得到了极大的增强。全基因组关联研究已突出了神经胶质细胞作为疾病的重要参与者。单细胞分析技术正在以未注明的分子分辨率提供神经元和神经胶质疾病状态的描述。然而,我们对驱动疾病相关的细胞态的机制以及这些状态如何促进疾病的机制仍然存在巨大差距。我们理解中的这些差距可以由基于CRISPR的功能基因组学桥接,这是一种有力的系统询问基因功能的方法。在这篇综述中,我们将简要回顾有关神经疾病相关的细胞态的当前文献,并引入基于CRISPR的功能基因组学。我们讨论了基于CRISPR的筛查的进步,尤其是在相关的脑细胞类型或细胞环境中实施时,已经为发现与神经系统疾病相关的细胞状态的机制铺平了道路。最后,我们将描述基于CRISPR的功能基因组学的当前挑战和未来方向,以进一步了解神经系统疾病和潜在的治疗策略。