記者6日從中國科學技術大學獲悉，該校科研人員與清華大學、美國斯坦福大學的教授們合作，成功制備出一種新型量子材料。相關研究成果11月5日在線發表在NatureMaterials上。

中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心王兵教授和趙愛迪副教授研究團隊，與清華大學徐勇助理教授、段文暉教授以及美國斯坦福大學張首晟教授合作，成功制備出具有純平蜂窩結構的單層錫烯。

類石墨烯結構的IV族元素二維晶體材料及其物性研究，是當前凝聚態物理學和材料科學領域的重要焦點。其中，二維類石墨烯晶體——錫烯因其具有很強的電子自旋-軌道耦合，被認為是繼石墨烯后又一種具有優越物理性質的新型量子材料。

2013年前后，理論物理學家們預言，錫烯是一種理想的大能隙二維拓撲絕緣體，有望實現室溫量子自旋霍爾效應，在拓撲電子學器件應用方面具有重要的意義。過去幾年中，中外多個研究組在不同的襯底表面制備了單層錫烯，但由于受襯底影響，這些已制備出的錫烯都具有非平面的翹曲結構且均未表現出拓撲物性。如何制備出具有拓撲特性的錫烯，成為二維類石墨烯材料物性研究亟待突破的重要難題。

經過近三年反復摸索，科研人員通過合作，成功制備出了具有拉伸晶格結構的單層錫烯。實驗證實了其與碳基石墨烯具有諸多相似性，有望為平面蜂窩結構的材料提供新的研究平臺。更為重要的是，由于襯底的外延作用，這一純平錫烯的晶格常數高達0.51納米，具有拓撲特性。

與此同時，超高真空掃描隧道顯微學以及角分辨光電子能譜學結果與第一性原理計算的能態結構一致，并進一步的理論計算，預言了在純平蜂窩結構的鍺烯和鉛烯中也存在類似的拓撲特性，從而構成了一類新型的二維拓撲量子材料家族。

據介紹，該研究將對二維量子材料的研究和應用開發起到重要推動作用。