应变工程化的多层 MoS2实现超高效电催化析氢成果介绍近日，韩国弘益大学Won-Kyu Lee和Dongwook Lee（共同通讯作者）等报道了一种利用低成本、块材多层MoS2开发大面积(>cm2)超高效析氢反应(HER)催化剂的方法。本文通过将MoS2纳米和微米薄片干法转移到沉积在预应变热塑性衬底上的金薄膜上来构建用于HER的工作电极。通过在宏观尺度上减轻预应变，在MoS2中产生了可调水平的拉伸应变，因此由于自发形成的表面褶皱而导致局部相变。使用电化学阻抗谱，本文验证了应变MoS2的电化学活化降低了材料系统内的电荷转移电阻，实现了与铂(Pt)相当的HER活性。拉曼和X射线光电子能谱表明，相变促进了多层MoS2中的脱硫，脱硫和较低充电电阻的综合作用导致了优异的HER性能。图文导读图1. 形成应变工程化的多层MoS2，作为HER的催化材料。图2. 线性应变状态下在Au微褶皱上弯曲多层MoS2的HER活性(ε<0.7)。图3. 弯曲多层MoS2在非线性应变范围下的HER活性。图4. 应变工程化多层MoS2的相变和脱硫。文献信息Ultraefficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution from Strain-Engineered, Multilayer MoS2(Nano Lett., 2022, DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00938)文献链接：网页链接

2022年1月6日，新华社发布了被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）的多项成果，包括：持续发现毫秒脉冲星；FAST中性氢谱线测量星际磁场取得重大进展；获得迄今大快速射电暴爆发事件样本，揭示快速射电暴爆发率的完整能谱及其双峰结构……2020年，我做过一期节目（6.7亿造天眼，却被质疑烧钱作假，它真能发现外星人？），驳斥了那些认为FAST是烧钱作假的声音。实际上，FAST的成果当然是真的，因为它是世界上大的单口径射电望远镜，在中低频射电天文领域具有高的灵敏度。不过，对于这次新华社的报道，我又要从相反的方向提一点建议。这篇报道的标题是《“中国天眼”多项重磅成果发布》，但从这些成果的介绍看来，它们离重磅还有点距离。什么叫重磅？应该是那种言简意赅直接说清楚一件非同寻常的事的（例如发现一种新的现象、解决一个悬而未决的问题），甚至是改写教科书的。用这样的标准看一下，“持续发现”、“取得重大进展”、“获得大样本”、“完整能谱及其双峰结构”等等明显就不太像重磅的样子，如果真的是重磅就不会这样措辞了。当然，这绝不是说这些成果不好。真正重磅的成果肯定是要以大量的积累为基础的，我们应该尊敬所有对科学的贡献。我们只是希望，FAST以及中国所有的大科学装置早日实现重大突破，在教科书上出现更多中国科学家的贡献。例如，这次报道说：“中科院国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队采用原创的中性氢窄线自吸收方法，利用FAST获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果，为解决恒星形成三大经典问题之一的‘磁通量问题’提供了重要的观测证据。”那么，如果彻底解决了磁通量问题，就是一个重大的成就了。我们期待着这一天。

2D半导体/铁电晶体管结构器件的新兴机会成果介绍迅速发展的半导体技术有望进入一个新时代，需要革命性的创新来解决材料和工作原理方面的基本限制。在原子极限处具有新特性的2D半导体显示出解决传统块材半导体材料带来挑战的巨大希望。2D半导体与功能性铁电材料的协同组合进一步提供了新的工作原理，并有望为现有的CMOS技术提供大幅提高的器件性能，并为下一代电子技术增加前所未有的应用。有鉴于此，近日，英国华威大学Marin Alexe教授和Zheng-Dong Luo博士（共同通讯作者）等全面地总结了基于2D半导体/铁电异质结的新型器件概念的新演示，涵盖工作机制、器件构造、应用和挑战。特别是，讨论了CMOS工艺兼容的2D半导体/铁电晶体管结构器件为开发各种应用而出现的新机会，包括超越玻尔兹曼晶体管，非易失性存储器，神经形态器件和可重构纳米器件等，例如p-n同质结和自供电光电探测器。2D半导体/铁电异质结作为一种新兴的异质平台，可以推动现代电子学中许多激动人心的创新，有望超越普遍存在的Si基系统。图文导读图1. 基于2D半导体/铁电异质结的晶体管结构器件。图2. 2D半导体/铁电异质结和终晶体管结构器件构型的集成过程示意图。图3. NC-FETs的工作机制。图4. 各种类型铁电/2D半导体NC-FETs的实验结果。图5. FeFET的工作原理示意图。图6. 2D FeFET非易失性存储器的实验结果。图7. 实际器件中的铁电混合畴图案。图8. 基于2D FeFET的神经形态突触晶体管的新进展。图9. 铁电纳米畴工程存储器。图10. 基于铁电纳米畴图案化的2D电子器件。文献信息Emerging Opportunities for 2D Semiconductor/Ferroelectric Transistor-Structure Devices(Adv. Mater., 2021, DOI:10.1002/adma.202005620)文献链接：网页链接

石墨烯吸收体上的等离激元纳米颗粒，用于宽带高响应率2D/3D光电二极管成果介绍为了克服由CIS (CMOS图像传感器)技术的高分辨率趋势导致的像素小型化所导致的图像劣化，需要一种基于与现有器件结构不同增强机制的光电二极管。有鉴于此，近日，韩国科学技术院Sung-Yool Choi等报道了由金纳米颗粒/单层石墨烯/n型三层MoS2/p型Si组成的光电二极管，由于2D/3D异质结造成的空间限域的窄耗尽宽度(DW)，实现了28.6 ns/30.4 ns的超快上升/下降时间。为了弥补由于窄DW而导致的低吸光度，在单层石墨烯上引入等离激元金纳米颗粒，揭示了在420-730 nm的光谱范围内宽带增强的EQE平均为187%，在5 nW的520 nm波长下大EQE达到847%。本文通过多物理场模拟进一步研究了宽带增强，并讨论了石墨烯中的载流子倍增，以解释反向偏置光电二极管超过EQE的原因。图文导读图1. 器件结构和材料表征。图2. W/O AuNPs和AuNPs的电流-电压(I-V)特性和器件能带图。图3. 在520 nm波长激光照射下W/O AuNPs和AuNPs的光电特性。图4. 波长相关的光电性质。图5. 在AuNP中增强EQE的机制。图6. 光电二极管的超快响应时间。文献信息Plasmonic Nanoparticles on Graphene Absorber for Broadband High Responsivity 2D/3D Photodiode(ACS Nano, 2020, DOI:10.1021/acsnano.3c00566)文献链接：网页链接

Si/WS2/Au纳米腔中等离激元-激子-三重子耦合的光学引入和操控成果介绍强等离激元-激子耦合在纳米光子学、等离激元学和量子电动力学中具有潜在应用，已通过使用金属纳米腔和2D材料得到成功证明。等离激元-激子耦合强度的动态控制，特别是通过使用光学方法，仍然是一个巨大的挑战，尽管它是可取的。有鉴于此，近日，华南师范大学兰胜教授团队报道了在介电-金属混合纳米腔中实现的等离激元-激子-三重子耦合的光学引入和操控，该纳米腔由硅(Si)纳米颗粒和薄Au膜组成，并具有嵌入的WS2单层。本文利用散射和光致发光光谱来表征使用不同直径Si纳米颗粒构建的Si/WS2/Au纳米腔中等离激元和激子之间的耦合强度。通过用488 nm激光束将激子和三重子注入WS2单层来增强等离激元-激子和等离激元-三重子耦合强度。结果表明，激子和三重子相对于参考WS2单层的发射强度可以通过激光引起的耦合强度变化来改变。有趣的是，等离激元和激子/三重子之间的耦合强度可以通过简单地增加激光功率来控制从弱耦合到强耦合，这在Si/WS2/Au纳米腔的散射光谱中得到了明显的分辨。更重要的是，激光诱导的等离激元-激子-三重子耦合通过激子和三重子之间的能量交换得到证实。本文的研究结果表明了光学操控等离激元-激子相互作用的可能性，并表明了介电-金属混合纳米腔在纳米级等离激元器件中的实际应用。图文导读图1. WS2单层的复杂介电常数修改和在Si/WS2/Au纳米腔中引入等离激元-激子-三重子耦合。图2. 用不同直径Si纳米颗粒构建的Si/WS2/Au纳米腔的散射和PL光谱。图3. 通过激光照射在Si/WS2/Au纳米腔中诱导等离激元-激子-三重子耦合。图4. 不同功率激光诱导的Si/WS2/Au纳米腔散射光谱的改变。图5. 在不同的Si/WS2/Au纳米腔中观察到激子和三重子强度随激光功率增加的演变。文献信息Optical Introduction and Manipulation of Plasmon-Exciton-Trion Coupling in a Si/WS2/Au Nanocavity(ACS Nano, 2022, DOI:10.1021/acsnano.2c04721)文献链接：网页链接

螺旋GeSe-GeS异质结的可控边缘外延成果介绍基于范德华(vdWs)材料的新兴扭转电子学引起了凝聚态物理的极大研究兴趣。近，在硫化锗(GeS)晶体中实现了更现代的具有层间扭转的三维(3D)架构。有鉴于此，近日，南京大学施毅教授，南京邮电大学晏善成教授和美国加州大学伯克利分校姚杰教授（共同通讯作者）等合作进一步展示了一种通过调节生长温度来定制螺旋GeS晶体扭转率的便捷方法。在较高的生长温度下，GeS介观线(MWs)连续纳米板之间的扭转角在统计上更小，这可以通过生长过程中催化剂的动力学来理解。此外，本文通过边缘外延将硒化锗(GeSe)引入螺旋GeS晶体上来制造自组装螺旋异质结。除了螺旋结构外，扭转界面处的莫尔超晶格也被继承。与GeS MWs相比，螺旋GeSe/GeS异质结表现出更好的导电性和光响应。通过利用基于vdWs材料的3D扭转电子学，这些结果为未来的电子和光电子学带来了新机遇。图文导读图1. 螺旋GeS晶体的表征。图2. 螺旋GeSe/GeS异质结的表征。图3. 螺旋GeSe/GeS异质结中扭转界面处的可控莫尔超晶格。图4. 螺旋GeSe/GeS异质结的电学性质。文献信息Controllable Edge Epitaxy of Helical GeSe/GeS Heterostructures(Nano Lett., 2022, DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00395)文献链接：[链接]网页链接#成果的简介#

基于高温超导体的扭转范德华约瑟夫森结成果介绍堆叠相对于彼此旋转的2D范德华(vdW)材料显示出研究奇异量子现象的多功能性。特别是，各向异性的层状材料在此类扭转电子学应用中具有巨大潜力，可提供高可调性。有鉴于此，近日，韩国浦项科技大学Hu-Jong Lee和Gil-Ho Lee（共同通讯作者）等报道了扭转Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi-2212)vdW结中的各向异性超导有序参数，该结具有原子清洁的vdW界面，使用微解理和堆叠技术实现。扭转角为0°和90°的vdW结显示出大的约瑟夫森耦合，与本征约瑟夫森结相当。随着扭转角接近45°，约瑟夫森耦合被抑制，终在45°处消失。观察到的约瑟夫森耦合的扭转角依赖性可以通过理论计算与Bi-2212的d波超导有序参数和结的有限隧穿不相干性进行定量解释。本文的研究结果揭示了Bi-2212的各向异性性质，并为与空气敏感vdW材料兼容的vdW基扭转电子学平台提供了一种新的制造技术。图文导读图1. Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi-2212) 扭转约瑟夫森结的制备。图2. 扭转约瑟夫森结的基本输运特性。图3. 扭转约瑟夫森结的横截面STEM分析。图4. 不同扭转角的扭转约瑟夫森结的输运特性。文献信息Twisted van der Waals Josephson Junction Based on a High-Tc Superconductor(Nano Lett., 2021, DOI:10.1021/acs.nanolett.1c03906)文献链接：网页链接

2D半导体中纳米气泡的超局域化光电性质成果介绍过渡金属硫族化合物的光学性质先前已通过使用机械和电纳米结构在纳米尺度上进行了修改。然而，迄今为止还缺乏将局部电子结构与此类结构中发射性质相关联的清晰实验图。有鉴于此，近日，美国哥伦比亚大学Abhay N. Pasupathy，P. James Schuck和弗莱提荣研究所Cyrus E. Dreyer（共同通讯作者）等合作结合使用扫描隧道显微镜(STM)和近场光致发光(nano-PL)来探测MoSe2上WSe2的双层异质结中单个纳米气泡的电子和光学性质。从隧穿光谱中表明，在这些气泡边缘的间隙中存在深局域化的电子态，它们与层中化学缺陷的存在无关。本文还展示了气泡上局部带隙的明显变化，在~20 nm的长度尺度上不断演变到气泡边缘。Nano-PL测量观察到进入气泡时层间激子的连续红移，这与STM测量的带间跃迁一致。本文使用自洽薛定谔-泊松模拟来捕捉实验结果的本质，并发现气泡区域中的强掺杂是实现观察到的局部状态以及机械应变的关键因素。图文导读图1. 扭转WSe2/MoSe2异质双层中的纳米气泡。图2. 纳米气泡的STM光谱性质。图3. 局部层间激子光谱的高光谱纳米PL成像图4. SP模拟。文献信息Ultralocalized Optoelectronic Properties of Nanobubbles in 2D Semiconductors(Nano Lett., 2022, DOI:10.1021/acs.nanolett.2c02265)文献链接：网页链接