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理学院物理试验班2017届校友在《自然》杂志发表论文
来源:交大新闻网 日期 2020-06-04 16:05 点击:

近日,物理试验班2017届毕业生张志斌在北京大学物理学院刘开辉研究员、王恩哥院士与南方科技大学俞大鹏院士、韩国蔚山科学技术院丁峰教授的指导与合作下,在高指数面单晶铜箔制造方向上取得突破,首次实现了30余种晶面指数、A4尺寸的单晶铜箔库的制造。2020年5月27日,相关研究成果以“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”为题发表在《自然》杂志上。(论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-020-2298-5)

近年来,随着二维材料研究的兴起,铜被广泛应用于二维单晶材料的外延制备。具备各种指数晶面的单晶铜箔衬底是实现不同结构二维单晶材料外延生长的基础。因此,制备大尺寸、多种指数晶面的单晶铜箔是亟待解决的科学和技术问题。然而,传统退火方法通常只能得到表面能最低的Cu(111)单晶,高指数晶面结构在热力学及动力学上均不占优势,其可控制备极具挑战性。

不同晶面指数的单晶铜箔原子结构示意图

针对这一难题,研究人员开发出了全新的退火工艺,使得传统退火过程中,低指数晶面的“表面能最低原理”不再是晶面形成的主要驱动力,而高指数面具有了一定的形成概率。通过还原性气氛的退火过程,最终制备出了30余种晶面指数,A4尺寸的单晶铜箔。同时,他们还利用制备得到的单晶铜箔作为“籽晶”,诱导多晶铜箔转化为与“籽晶”具有相同晶向的单晶,实现了特定晶面的大尺寸单晶铜箔和单晶铜锭的定向“复制”制造。该方法可推广到其他金属箔的制造上,同时,将对单晶金属研究、二维材料生长、表界面催化、低损耗电学传输、高频电路板、高散热器件等领域产生重要的影响。

张志斌,西安交大理学院物理试验班2017届毕业生,是该文的共同第一作者,现为北京大学物理学院博士生,目前已发表高水平学术论文7篇,其中第一作者2篇。在西安交大本科学习期间曾获多项奖学金及校级荣誉,本科期间曾前往美国加州大学伯克利分校进行交流学习。

截止2019年,物理试验班已有7届共220名毕业生,本科毕业后深造率超过92%。多位优秀毕业生进入诺奖、国际重大科学计划团队,已在专业领域崭露头角。2016届贾怡同学,博士就读于美国麻省理工学院,师从诺贝尔物理学奖得主丁肇中教授,2年获得博士学位,在阿尔法磁谱仪的奇异物质探测项目做出重要工作,目前担任Princeton的Dicke Fellow。2014届刘松同学在《自然》杂志发表论文,被2017年APS March Meeting新闻报道,在香港中文大学就读期间获“杨振宁研究生奖学金”。2014届毕业生乔瑞喜,2019年5月以共同一作在《自然》杂志在线发表论文,首次报道了利用中心反演对称性破缺的单晶铜衬底实现分米级二维单晶六方氮化硼的外延制备,目前在北京大学做博士后。2013届毕业生胡玲,入选“2019福布斯中国30位30岁以下精英榜”,2019年从清华大学博士毕业,现就职于南方科技大学量子科学与工程研究院。

西安交通大学是国内首批开展“基础学科拔尖学生培养试验计划”的十一所高校之一,于2009年9月在理学院设立理科物理试验班,采用全新的培养模式和方法,配备一流的师资,强调个性化培养,学习与科研相结合。在国际化培养方面,理学院与国外10多所一流大学建立良好学术交流关系,构筑专门的国际交流渠道,便于学生深入了解世界一流名校的学习和科研方式,这些都为试验班学生研究生阶段的学习和科研打下了坚实的基础。

文字:理学院 王蓓
图片:张志斌
编辑:星 火

 
 
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