崔屹院士，最新Science！

外延是材料科学中的一个重要现象，它描述了一种晶体材料在具有精确晶体注册的衬底上有序生长的情况。

2024年1月11日，斯坦福大学崔屹、Robert Sinclair、Harold Y. Hwang共同通讯在Science在线发表题为“Twisted epitaxy of gold nanodisks grown between twisted substrate layers of molybdenum disulfide”的研究论文，该研究报道了在扭曲二硫化钼衬底层间生长的金纳米片的扭曲外延。该研究将外延的概念扩展到一个“扭曲外延”的体制，在两个衬底之间的外延层晶体取向受它们的相对取向影响。

在脱落的六方二硫化钼(MoS2)衬底之间进行了纳米厚金(Au)纳米颗粒的退火，其基面取向不同，相互扭转角在0°到60°之间。透射电镜研究表明，当双分子层的扭转角较小(<~7°)时，Au在二硫化钼的顶部和底部中间排列。对于较大的扭转角，Au与底层二硫化钼的取向偏差较小，且与双层二硫化钼的扭转角呈近似正弦变化。四维扫描透射电镜分析进一步揭示了与扭曲外延相关的Au纳米片的周期性应变变化(<|±0.5%|)，这与两个MoS2扭曲层的莫尔记录相一致。

外延已用于许多材料的合成和制造，包括平面半导体异质结构、线性和核壳纳米晶体和纳米线，应用包括晶体管、发光二极管、激光器和量子器件。近年来二维范德瓦尔斯(vdW)材料的发展已经将外延的范围扩展到vdW外延、远程外延和受限外延。到目前为止，研究主要是基于将一个晶体外延生长到一个衬底上或衬底内的框架。

Au和MoS2的扭曲外延结构的发现为利用先进的电子显微镜研究二维材料的结构和功能提供了可能性。TEM莫尔条纹图像是参与晶体原子匹配和不匹配的表征。这种周期性与两种材料的原子匹配直接相关，原子匹配的变化可能会影响复合材料的物理性质，如Au和MoS2的能带结构、电子和光学性质[等离子体激子-激子多激子]等。此外，扭曲外延意味着可以使用堆叠双层二维材料的范德华间距作为纳米反应器来限制材料的生长并调节晶体形态、取向和晶格应变，这表明双层取向可以作为控制被封装原子结构和性能的附加参数。

扭曲外延金纳米片（图源自Science ）

该研究探索了两个扭曲衬底之间的外延机制，或“扭曲外延”，其中两个衬底与生长的晶体脱皮层相互作用并影响其结晶学定位。这种方法允许将两个基板的相对取向用作结构控制参数。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk5947

转自：“iNature”微信公众号

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