利用外延生长薄层材料在传统半导体产业中广泛地应用于制造电子和光电子器件，且能应用在范德瓦尔斯异质结、金属有机骨架材料、有机半导体以及胶体组装等新的领域。范德瓦尔斯异质是由一种二维材料生长在另一种二维材料上所形成的材料，比如层状过渡金属硫化物的层叠（MoS₂，WS₂等）。多层高质量二维材料的层叠，会导致中间存在较大的晶格失配。对于这种二维材料，常常是以强烈的原子间的成键来保持稳定状态，而非常弱的范德瓦耳斯力则在这个生长过程作用较小。

近日，西安交通大学理学院陈光德课题组与英国伯明翰大学物理与天文学院纳米物理研究实验室郭全民博士课题组合作，发现了一种新型定向外延生长的范德瓦尔斯分子异质结。与传统的异质结不同，这种异质结组成仅由有机分子组成，内界面以及分子间都以范德瓦尔斯力相互作用组装在一起，这个过程中并未引入任何氢键或者离子键。室温下，在高定向热解石墨（HOPG）表面顺序沉积C₆₀和C₇₀两种分子，制备出了双层范德瓦尔斯异质层。研究发现常温下HOPG表面C₇₀自组装分子层中C₇₀分子全部处于自由旋转状态；当引入C₆₀分子后，C₇₀分子的旋转状态会受到引入的C₆₀分子的调控，可以选择性的站立或自由旋转，并从分子层面上揭示了这种调控的机理。这种异质结具有两个重要的优点，一是两种分子尺寸均比原子大，但远小于胶体分子。因此本结果可作为一个典型的例子，用于理解成核和生长过程中的尺寸可变性。二是这个发现亦可作为一个典型的例子于研究其他涉及到非球状颗粒系统。

上述研究成果以题目“Orientational Epitaxy of Van der Waals Molecular Heterostructures”在国际著名期刊Nano Letters（影响因子12.080）发表。该工作是理学院应用物理系博士生郭路安在陈光德教授和英国伯明翰大学物理与天文学院纳米物理研究实验室的郭全民博士共同指导下完成的。西安交通大学理学院应用物理系和陕西量子信息与量子光电设备重点实验室为该论文的第一完成单位，英国伯明翰大学物理与天文学院纳米物理研究实验室为合作单位。该博士生获得国家留学基金委奖学金的支持。

论文连接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b02238