超薄2-D金属有自己的元素周期表

周期表的新版本展示了二维金属的预测特性，这是一种不起眼的合成材料。

在1原子厚的片材中，大多数这些2-D金属在现实世界中尚未见到。因此，芬兰Jyväskylä大学的物理学家Janne Nevalaita和Pekka Koskinen模拟了45种金属元素的二维材料，从锂到铋。对于每张纸，研究人员测量了平均化学键长度，键合强度和材料的可压缩性，将原子压得更近是多么困难。然后，该团队在新的周期表中绘制了这些功能。

这项新工作在1月15日物理评论B中有所描述，可以帮助研究人员确定哪种二维金属最适合各种应用，如刺激化学反应或传感气体。

这些金属类似于先前研究的2-D材料，例如超材料石墨烯(SN：10/3/15，第7页)及其表亲二元金刚(SN：9/2/17，第12页)。但是这些材料由共价键构成 - 其中原子对共享电子 - 这些二维金属由金属键组成，其中电子在原子之间更自由地流动。“这是一种全新的纳米结构家族，”科斯基宁说。“天空是极限，应用程序可能是什么。”

与其他超平面材料一样，一些潜在的二维金属可能表现出奇特的量子特性，例如二维磁性或超导性，即无阻力传输电能的能力。这些材料可能使这些材料对量子计算有用，宾夕法尼亚州立大学材料科学家约书亚罗宾逊说，他没有参与这项工作。

Nevalaita和Koskinen创建了三个周期表，列出了具有三角形，方形或蜂窝结构原子的二维金属的特性。研究人员利用他们的三个表格，发现二维金属的特性与三维金属的特性有关。例如，排列成三角形晶格的任何给定金属的原子通常具有该金属的3-D版本中原子的键强度的约70%。正方形和蜂窝状晶格通常分别显示出3-D金属的粘合强度的约66%和54%。

周期表显示了二维和三维金属在键长和可压缩性方面的类似关系。这些发现可以让研究人员快速了解从未在实验室或计算机模拟中创建的二维金属，只是基于其三维模拟的众所周知的特征。

Nevalaita和Koskinen还比较了原子排列成三种不同构型的二维金属的稳定性。研究人员发现许多二维金属在三角形和蜂窝状图案中是稳定的，但在正方形中则不然。Koskinen说，未来的计算机模拟可以检验这些材料的电磁特性。了解二维金属的稳定性和属性特征可以告知科学家在实验室中制作的材料。

“这是2-D金属领域的冰山一角，”宾夕法尼亚州立大学化学物理学家Mauricio Terrones表示，他没有参与这项工作。