據美國近日報道，由第14族元素構成的二維材料(石墨烯的“表親”)近年來(lái)引起極大關(guān)注，因為它們具有成為拓撲絕緣體的潛力。近日，日本科學(xué)家首次讓純理論性的鉛基二維蜂窩狀材料鉛烯(plumbene)成為現實(shí)。
鉛烯引人矚目的原因在于：鉛的電子軌道結構及因而產(chǎn)生的最大能帶隙，使它具有最大的自旋軌道相互作用，這有可能使它成為一種堅固耐用的二維拓撲絕緣體。在這種絕緣體中，量子自旋霍爾效應甚至有可能在高于室溫的環(huán)境下發(fā)生。因此，找到一種可靠且成本低廉的方法合成鉛烯一直是材料科學(xué)研究的重要目標。
在最新研究中，由名古屋大學(xué)牽頭的研究團隊，通過(guò)在鈀上對超薄鉛膜進(jìn)行退火處理，制造出了鉛烯，由此形成的平面材料具有二維單層的標志性蜂窩結構。
令他們驚訝的是，在鉛烯下面形成了一種具有氣泡結構的鈀鉛合金薄膜，類(lèi)似于“威爾—費倫”結構(它把空間分割成體積相等的單元，讓它們之間接觸面的表面積之和達到最小)。2008年，北京奧運會(huì )比賽場(chǎng)館國家游泳中心“水立方”的設計靈感就來(lái)源于“威爾—費倫”結構。
研究小組帶頭人柚原淳司表示，北京“水立方”和“威爾—費倫”結構并非建筑師與材料科學(xué)家相互啟發(fā)的第一個(gè)例子。他說(shuō)：“1967年，建筑師巴克敏斯特·富勒為蒙特利爾世界博覽會(huì )設計了測地線(xiàn)球體，后來(lái)碳60以他的名字被命名為‘巴克敏斯特·富勒烯’。我們可以期待，2020年?yáng)|京奧運會(huì )、2024年巴黎奧運會(huì )、2020年迪拜世博會(huì )、2023年布宜諾斯艾利斯世博會(huì )、2025年大阪世博會(huì )等活動(dòng)的場(chǎng)館都有可能表現未來(lái)的新材料而引起世人矚目。
