vic008维多利亚秦高梧教授研究团队在金属单原子复合材料研究中取得重要进展。其研究成果“Gigahertz DielectricPolarization of Substitutional Single Niobium Atoms in Defective GraphiticLayers”已在物理学顶级期刊Phys.Rev.Lett.上发表。
当材料的尺度降低到单原子尺度时，与普通纳米材料相比，其表面原子占有率超过90%，具有极高的活泼性、独特的物理化学性质以及在技术方面潜在的诸多应用。研究团队发挥材料、物理和化学的多学科交叉优势，自主设计了具有高冷却能力的直流电弧等离子体装备，据此合成了具有单原子尺度的金属铌-石墨复合材料。
论文第一作者、材料科学与工程学院张雪峰教授与美国橡树岭国家实验室等单位合作，利用低电压高分辨电子显微技术对该复合材料进行无损表征，揭示了气态至单原子态形成过程的物理本质。该项工作以实验为基础，理论模拟为辅助进一步确定了材料微观结构与电磁特性之关联，在国际上首次发现了过渡金属单原子铌-石墨复合材料独特的GHz频段介电极化效应和介电损耗特性，同时在理论上预测了该种现象也可能存在于其他的过渡金属掺杂碳复合材料中。此项研究成果为高频段介电损耗材料设计开辟了新的方向，在集成电路消除高频电磁干涉和军用隐身武器等领域均有很好的应用前景。
该科研成果的取得，实现了东北大学在PRL上以第一作者、第一单位发表论文零的突破。
图1 高密度单原子铌镶嵌在石墨层基体中STEM-ADF分析
图2 NbC纳米团簇和高密度单原子Nb镶嵌在石墨中的介电损耗特征
