近年来，人们更进一步在多层转角石墨烯中创造了层间相互浸染可以调控石墨烯的能带构造，使全体体系得到更优胜的量子特性。这意味着层间相互浸染可以作为新的自由度对多层二维体系物性进行有效调控。然而第四、第五主族单元素蜂窝状二维材料有异于石墨烯的面外翘曲构造，这种翘曲构造在引入大的自旋-轨道耦合的同时也带来较强的层间杂化，使得对层间相互浸染的调控变得非常困难。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中央表面物理国家重点实验室吴克辉研究组一贯致力于单元素二维材料的研究，在硅烯、硼烯等领域取得了天下领先的研究成果。近年来，他们也开始了对多层单元素二维材料层间浸染的调控研究。例如，在2018年，该研究组陈岚研究员与澳大利亚伍伦贡大学Y. Du教授以及南开大学胡振芃教授互助，利用扫描隧道显微镜的操纵技能在多层硅烯上实现了层间迁徙改变，得到了由莫尔条纹引发的具有Kagome构造的电子势场，从而在多层硅烯上实现了拓扑性的电子平带（Science Advances 4, eaau4511 (2018)）.
最近，陈岚研究员、吴克辉研究员与新加坡国立大学的Andrew Wee教授课题组对多层铋烯进行了深入的研究。他们利用低温分子束外延的成长，在高定向热解石墨（HOPG）表面得到了铋的单层类黑磷构造相（BP-Bi）以及单层的蜂窝状铋烯相（Bismuthene）。两种单层构造相在垂直方向堆叠形成铋烯/类黑磷铋（Bismuthene/BP-Bi）的同质结，由于其层间的对称性差异（铋烯属于六角晶格而类黑磷铋是长方形晶格），匆匆成了莫尔超构造的形成。超构造的涌现一方面大大的提高了层间脱耦合，使得单层铋的拓扑性子得到很好的保留，其余一方面也带入了随莫尔周期变革的层间相互浸染的调制。通过扫描隧道显微镜/qplus原子力显微镜的研究，他们创造莫尔周期对单层铋烯的拓扑边缘态具有调制的浸染。结合nc-AFM对表面的原子翘曲的精确丈量和第一性事理打算，他们阐明了这种拓扑边缘态的调制来源于莫尔超周期中不同堆叠模式下层间相互浸染的变革。
该研究不仅为第四、第五主族单元素蜂窝状二维材料的脱耦合成长供应了很好的参考，更主要的是为二维拓扑材料在通过层间浸染对物性调控的可能性供应了可靠范例。干系研究结果揭橥在Science Advances 6, eaba2773 (2020)。第一作者为苟健博士（原SF09组博士生，目前在Wee教授组做博士后），紧张卖力实验。理论打算紧张由SF09组的孔龙娟博士（已毕业，目前在南开大学做博士后）完成。互助者还包括SF10组的孟胜研究员和北京理工大学的孙家涛教授。
该项目得到了科技部（2016YFE0202700，2016YFA0202301）、国家自然科学基金委（11761141013，11674366，11974045），北京市自然科学基金（Z18007）和中科院先导专项（XDB30000000）的帮助。
图1.成长所得到的铋烯/类黑磷铋同质结的实验图（A,B,D）和构造示意图（B）
图2. 铋烯/类黑磷铋构造的构造特色打算（A-C）以及实验精确丈量（E-F）
图3. 铋烯表面的拓扑边缘态随莫尔超周期中不同位点变革的调制过程
编辑：米老猫
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