上个世纪30年代，理论物理学家列夫·朗道从理论上证明了理想二维晶体（即悬浮的二维晶体）在热力学上是不稳定的。最理想的二维晶体是完全消除任何衬底支撑的悬浮结构，尽管科研人员对于悬浮二维晶体的独特优势都有非常清楚的认识，但长期以来，制备悬浮二维晶体极具挑战。

近日，北京理工大学黄元、王业亮教授团队在二维材料悬浮结构方面取得突出成果，实现了高效的制备悬浮二维材料。该团队与北京大学、中国人民大学、中科院物理所及南京大学合作，将该工作以《An efficient route to prepare suspended monolayer for feasible optical and electronic characterizations of two-dimensional materials》为题在线发表在InfoMat上（DOI: 10.1002/inf2.12274，影响因子25.405）。

研究人员通过对衬底进行孔阵列图案化加工，选择性的去掉部分衬底材料。针对不同的材料体系，提出了两种二维材料悬浮结构制备方法（图1）。通过拉曼光谱、荧光光谱、低能电子衍射、二次谐波成像和输运测量等手段，系统的证实了悬浮结构具有更加优异的物性。这种悬浮二维材料与朗道的理论并不存在冲突，由于二维材料在有限的边界被固定住，因此抑制了二维材料热力学层面的不稳定性。本工作可谓是解开了二维材料的悬浮密码，更多新奇的性质有望在悬浮结构中获得突破，为研究更为本征的物性提供最理想的平台。

图1. 二维材料悬浮结构的制备路线图（a）及解理后的二维材料（b-d），解理后的悬浮WSe₂展现出良好的荧光特性（e）。（f）是将衬底图案化（十二生肖图案）加工后，通过优化解理工艺制备的悬浮WSe₂荧光成像图片。

此项研究，北京理工大学前沿交叉科学院黄元教授为第一作者，高宇南研究员、季威教授、周兴江研究员与北京理工大学集成电路与电子学院院长王业亮教授为共同通讯作者。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12274

作者介绍：

黄元，北京理工大学前沿交叉科学研究院教授，博士生导师。主要研究领域集中在二维材料的制备、表征、器件加工和物性测量/调控等方向。在Nature Physics、Nature Communications、Physical Review Letters等共计发表SCI论文70余篇，其中第一作者（含共一）及通讯作者文章30余篇，论文总引用3700余次。主持国家重点研发计划（青年项目），主持国家基金委优秀青年基金和面上项目，重庆市杰出青年基金项目。2019年入选中科院青促会会员，2020年获中国科协“中国十大科技新锐人物”荣誉称号，2021年获中国发明协会发明创业奖创新奖二等奖(排名第一)。担任Physical Review Letters，Nature Communications, Advanced Functional Materials, ACS Nano, Nano Letters，《物理学报》等国内外知名期刊审稿人；担任《物理》、《Chinese Physics Letters》、《InfoMat》、《Materials》期刊青年编委。

王业亮，北京理工大学教授、博导、集成电路与电子学院院长。工信部低维量子结构与器件重点实验室主任。中国真空学会理事，中国物理学会半导体物理专业委员会委员。第八届国务院学位委员会学科评议组成员。国家杰青、“万人计划”科技创新领军人才、中国物理学会胡刚复物理奖获得者。长期从事新型电子材料与器件的制备及应用研究。主要研究成果包括 Nat. Mater. 1篇、Nat. Elect. 1篇、Nat. Phys. 1篇、Nat. Commun. 3篇、Adv. Mater. 5篇、Nano Lett. 6篇、ACS Nano 4篇、Phys. Rev. Lett. 2篇、J. Am. Chem. Soc. 3篇等。被引8000余次，其中单篇最高他引1000多次，多项工作被Nature及其子刊作为研究亮点报道。得国际重要学术会议30多次邀请报告。申请国家专利18项，获得授权8项。承担科技部重点研发计划项目课题、国家杰出青年基金项目/重点项目、北京市重点专项等。