西安交通大学在紫磷晶格方向确定方面取得重要进展

二维材料结构上的各向异性使如压电效应、载流子迁移率、振动模式、光学性质、力学性质和应变诱导的带结构调制等的物化特性具有高度各向异性。而如何快速无损简易地判断二维材料的晶向方向是探索其各向异性的关键，也是一大挑战。西安交通大学张锦英课题组在2019年首次合成宏观紫磷单晶并确定其晶体结构的基础上，发现紫磷是至今为止最稳定的磷的同素异形体。作为一种低对称性的二维材料，紫磷烯具有的各向异性尚未被探索，如何快速确定二维紫磷纳米片的晶格方向是探索其应用前景的基础和挑战。

针对上述问题，西安交通大学电气学院电力设备电气绝缘国家重点实验室新型储能与能量转换纳米材料研究中心张锦英教授课题组和陕西师范大学材料科学与工程学院徐华教授课题组研究了二维紫磷纳米片的拉曼光谱各向异性。发现了紫磷纳米片在撕裂时具有特定的边缘取向，即沿着紫磷的棒组成方向撕裂，即<110>晶向方向。并发现了一种快速、无损辨别二维紫磷纳米片晶格方向的方法，即通过一幅平行偏振拉曼光谱快速判断紫磷晶格方向的方法，首先将样品沿垂直边缘旋转45°时测试其平行偏振拉曼光谱，通过特定Ag模式拉曼峰的强度可以确定紫磷晶体晶轴（a轴或b轴）的方向。相关成果以《快速确定具有明显边缘取向紫磷纳米片的晶格方向》（Fast Identification of the Crystallographic Orientation of Violet Phosphorus Nanoflakes with Preferred In-plane Cleavage Edge Orientation）为题发表在权威期刊 《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上（影响因子18.808）。西安交通大学为第一通讯单位，博士生张丽辉、博士李晓波为共同第一作者，张锦英教授、徐华教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金以及西安交通大学青拔经费的资助。材料的表征及测试得到了西安交通大学分析测试共享中心的大力支持。

紫磷烯结构最早于2019年由张锦英研究团队首次在实验室成功合成，紫磷合成产率已经提高到80%以上，课题组对紫磷稀的功函数、能带结构、机械特性及光谱特性等做了一系列研究工作，工作分别发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）、《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater.）、《材料化学》（Chem. Mater.）、《材料化学学报A》（J. Mater. Chem. A）、《二维材料》（2D Mater.）等期刊。目前，团队正在积极开展紫磷烯的应用基础研究。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202111057

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