第一作者：Peter Sutter
通訊作者：Peter Sutter, Eli Sutter
通訊單位：University of Nebraska-Lincoln
研究亮點：
1.發明了一種范德華結構手性納米線的制備方法。
2.將層間扭曲實現莫爾超晶格的途徑從二維平面拓展到一維納米線，為規?；圃炀哂刑囟ㄅで嵌鹊姆兜氯A結構起到了重要推動作用。
為什么要扭動范德華異質結
自從在魔角石墨烯中發現超導現象以來，科學家對于范德華異質結的探索就未曾停止過。范德華異質結中，層間發生小角度扭曲可以形成莫爾超晶格，從而產生獨特的電子結構，實現超導等特殊物理現象。
在之前的所有研究中，扭曲的范德華異質結基本局限于平面內的層間界面，而這種層狀范德華異質結往往是通過剝離、力學定向堆積形成。那么，有沒有可能通過其他的方式來實現范德華異質結的扭曲呢？新的扭曲方式是否會產生更多有趣的新現象呢？
一句話總結成果
有鑒于此，美國內布拉斯加大學林肯分校的Peter Sutter和Eli Sutter團隊發展了一種測層狀晶體扭曲的范德華手性納米線的制備方法，將層間扭曲實現莫爾超晶格的途徑從二維平面拓展到一維納米線。
圖1. 扭曲的范德華結構手性GeS納米線
要點1. 扭曲范德華結構手性納米線的形成
GeS納米線是一種各向異性的層狀半導體晶體，在VLS生長策略制備GeS納米線的過程中，層間晶體通過自然扭曲形成納米線。GeS層狀晶體沿著納米線軸向結晶生長，具有強烈的傾向形成軸向位錯。
納米分辨電子衍射表明，由于軸向位錯導致的圓柱形固體末端上的扭矩引起Eshelby扭曲，從而在納米線中產生手性結構。面內GeS晶體軸沿著納米線進行旋轉，相鄰的GeS層由于層間扭曲結構自然形成莫爾圖案。
圖2. 層狀GeS納米線Eshelby扭曲
要點2. 全新的光電性質
電子衍射和陰極發光光譜表明，層間扭曲和局域激發光發射之間的相關性取決于晶格取向的漸進變化和層間莫爾圖案沿納米線的配準?？梢韵胂?，這種層狀手性納米線具有迄今為止僅在平面范德華異質結構中發現的新興電子特性。受螺旋結構和扭轉莫爾圖案控制，半導體納米線中的扭曲超晶格和手性光-物質相互作用可實現獨特的光電性質調制。
與傳統二維范德華結構相比，這種一維范德華結構的不同之處在于：
1）手性納米線通過與軸向螺旋位錯相關的Eshelby扭曲自發地產生層間莫爾條紋；
2）通過調節VLS催化劑的尺寸可以改變納米線直徑，從而調控軸向旋轉和扭曲角度。
3）莫爾條紋沿著螺旋路徑而不是擴展的平面界面發生系統地變化。
由于層狀晶體容易形成螺旋位錯，所以手性納米線可以各種不同材料制成，覆蓋較寬范圍的電子結構。除了通過局部激發光學光譜檢測到的逐漸改變的光電特性之外，門控傳輸結果還表明，范德華納米線支持檢測沿螺旋扭曲莫爾圖案的電荷傳輸。
圖3. 扭曲GeS納米線的光電性質
小結
總之，這項研究開發了一種具有扭曲范德華結構的手性半導體納米線，將層間扭曲實現莫爾超晶格的途徑從二維平面拓展到一維納米線，為探索層狀材料中的可變層間扭曲現象提供了一個通用的平臺，為規?；圃炀哂刑囟ㄅで嵌鹊姆兜氯A結構起到了重要推動作用。
參考文獻：
PeterSutter, Shawn Wimer, Eli Sutter. Chiral twisted van der Waals nanowires. Nature2019.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1147-x
