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        一些最有前途的未来技术材料以只有一个原子厚的层形式出现——石墨烯，例如，一片排列成六边形晶格的碳原子，因其卓越的强度和导电性而备受推崇。 虽然存在数百种此类材料，但真正将它们合并成新材料仍然是一个挑战。 大多数努力只是像一副纸牌一样堆叠这些原子薄的片材，但各层之间通常缺乏重要的交互。

         一支国际化的团队根据发表在《先进材料》上的一项研究，由莱斯大学材料科学家领导的研究人员通过将两种根本不同的 2D 材料（石墨烯和硅玻璃）化学整合成一种名为 glaphene 的稳定化合物，成功地创造了真正的 2D 混合物。

        “这些层不仅彼此重叠——电子移动并形成新的相互作用和振动状态，从而产生两种材料本身都没有的特性，”Sathvik Iyengar 说。莱斯大学的博士生和该研究的第一作者。

         更重要的是，Iyengar 解释说，该方法可以应用于广泛的 2D 材料，从而能够为下一代电子学、光子学和量子器件开发设计师 2D 混合材料。

         “它为结合全新类别的 2D 材料（例如金属与绝缘体或磁铁与半导体）相结合打开了大门，以从头开始创建定制材料，”Iyengar 说。

         团队开发了一种两步单反应方法，使用含有硅和碳的液体化学前体来生长 Glaphene。 通过在加热过程中调整氧含量，他们首先生长出石墨烯，然后改变条件以支持二氧化硅层的形成。 这需要与印度 Banaras 印度教大学的访问教授 Anchal Srivastava 合作设计了一种定制的高温、低压设备，设计了几个月。

         “正是这种设置使合成成为可能，“艾扬格说。 “由此产生的材料是具有新电子和结构特性的真正混合材料。”

         合成材料后，Rice 团队与萨塞克斯大学的 Manoj Tripathi 和 Alan Dalton 一起确认其结构。 glaphene 是新事物的最初线索之一来自异常。 当该团队使用拉曼光谱分析材料时，拉曼光谱是一种通过测量原子的细微变化来检测原子如何振动的技术散射激光 -- 他们发现了与石墨烯或二氧化硅都不匹配的信号。 这些意想不到的振动特征暗示了各层之间更深层次的互动。

         在大多数 2D 材料堆栈中，各层只是就位，像冰箱门上的磁铁一样微弱地固定在一起。 但在 glaphene 中，这些层通过比所谓的弱范德华键更多的东西锁定在一起，允许电子在它们之间流动并产生全新的行为。

         到进一步调查后，艾扬格咨询了巴西的光谱学专家马科斯·皮门塔 （Marcos Pimenta）。 最终，这个异常被证明是人为的——艾扬格说，这是一个重要的提醒，即使是可重复的结果也必须谨慎对待。

         为了更好地了解键合层在原子水平上的行为，该团队与宾夕法尼亚州立大学的 Vincent Meunier 合作，根据量子模拟验证了实验结果。 这些证实了石墨烯和二氧化硅层以独特的方式相互作用和键合，在界面上部分共享电子。 这种混合键合改变了材料的结构和行为，将金属和绝缘体变成了一种新型的半导体。

         “这不是只有一个实验室才能做的事情，”艾扬格说，他最近在日本作为日本科学促进会 （JSPS） 的研究员度过了一年，也是 Quad 奖学金的首届获得者，该计划由美国、印度、澳大利亚和日本政府，支持早期职业科学家探索科学、政策和外交如何在全球舞台上相互交织。 “这项研究是一项跨大陆的努力，旨在创造和理解自然界无法自行产生的材料。”

         Pulickel Ajayan，赖斯的 Benjamin M. 以及 Mary Greenwood Anderson 工程学教授兼材料科学和纳米工程教授表示，虽然 glaphene 的发现本身就具有重要意义，使这项研究真正令人兴奋的是它引入了更广泛的方法——一个以化学方式结合根本不同的 2D 材料的新平台。

        ：这项研究反映了艾扬格说他从导师那里继承的指导原则。

         “自从我开始攻读博士学位以来，我的导师一直鼓励我探索混合其他人不愿混合的想法，”他引用了与 Meunier 一起是该研究的通讯作者 Ajayan 的话。 “Ajayan 教授也说过，这是真的创新发生在犹豫的交界处——这个项目就是证明。

         该研究得到了 Quad Fellowship 计划的支持; 由空军科学研究办公室资助的赖斯-宾夕法尼亚州立大学合作项目 （FA9550-23-1-0447）; 美国国家科学基金会研究生研究奖学金计划 （National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program， 2236422）; 苏塞克斯战略发展基金; Instituto de Ciência e Tecnologia de Nanomateriais de Carbono; Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas吉拉斯; 以及巴西国家科学技术发展委员会 （Brazilian National Council for Scientific and Technology Development）。 此处的内容完全由作者负责，并不一定代表资助组织和机构的官方观点。

         Iyengar、Srivastava、Meunier 和 Ajayan 表示有兴趣寻求知识产权，并且已经提交了关于这项技术的美国临时申请。