只要简洁地扭转手指，就能从一副纸牌中缔造出一个艳丽的螺旋。同样地，加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国度实验室(伯克利实验室)的科学家们，已经缔造出了一种新的无机晶体，这种晶体由一堆堆原子般薄的薄片构成，这些薄片出人意表地螺旋形，就像一个纳米级的扑克牌。在揭橥在《天然》上的一项新研究申报称，令人诧异的构造或者发生奇特的光学、电子和热特征，包罗超导性。
这些螺旋状晶体由多层硫化锗组成，硫化锗是一种半导体材料，与石墨烯雷同，很轻易形成只有几个原子甚至单个原子厚度的薄片。这种“纳米片”平日被称为“二维材料”。加州大学伯克利分校材料科学与工程助理传授姚洁说：没有人预料到二维材料会以这种体式生长，这就像一个惊喜的礼品，我们相信这将为材料研究带来伟大的时机。晶体的外形或者与DNA相似，而DNA螺旋构造对其携带遗传信息的功能至关主要，但底层构造实际上是判然不同的。
与“有机”DNA分歧，“无机”DNA首要由碳、氧和氢等我们熟悉的原子组成，而这些“无机”晶体则是由元素周期表中更普遍的元素组成——在这种情形下，是硫和锗。因为有机分子的首要成分碳具有奇特性质，外形往往光怪陆离，而无机分子则更倾向于直线型和窄型。为了缔造扭曲的构造，研究小组行使了一种叫做螺旋位错的晶体缺陷，这是有序晶体构造中的一种“错误”，它会发生必然的扭曲力。
这种以科学家约翰·d·埃舍比(John D. Eshelby)名字定名的“埃舍比扭曲”(Eshelby Twist)，已经被用来制造像松树一般螺旋状的纳米线。然则这项研究是第一次将埃舍比扭转用于制造由原子厚度的半导体二维层叠加而成的晶体。平日，人们憎恶材料上的缺陷——想要一个完美的晶体，但这一次，我们不得不感激这些缺陷，它们让我们在材料层之间缔造出一种天然的扭曲。
在客岁的一项重大发现中，当两片原子厚度的石墨烯以所谓“魔角”堆叠和扭曲时，石墨烯就会成为超导材料。固然其他研究人员已经成功地一次叠加两层，但这篇新论文供应了一种合成叠加构造的方式，这种构造能够以一连扭曲的体式叠加数十万层甚至数百万层。论文第一作者之一、加州大学伯克利分校材料科学与工程专业研究生刘音(音译)透露：视察到扭曲晶体中离散台阶的形成，它将圆滑扭曲的晶体改变为圆形楼梯，这是一种与埃舍比扭曲机制相关的新现象。
令人诧异的是，材料之间的互相感化能够发生很多分歧、艳丽的几许外形。经由调整材料的合成前提和长度，研究人员能够改变层与层之间的角度，缔造出一种扭曲的构造，这种构造要么像弹簧一般紧，要么像弹簧一般松。固然研究小组经由生长硫化锗的螺旋晶体演示了这项手艺，但它很或者被用于生长其他形成雷同原子薄层的材料层。材料科学与工程系系主任、资深理论家达里尔•克赞在论文中透露：这种扭曲的构造源自存储能量与相对滑动两层材料能源成本之间的竞争。
没有来由盼望这种竞争仅限于硫化锗，而雷同的构造应该在其他二维材料系统中也能实现。这些层状材料的扭曲行为，平日只有两层以分歧角度扭曲，已经显露出伟大的潜力，并吸引了物理和化学界的大量存眷。如今，跟着所有这些扭曲层在新材估中连系起来，发现它们是否会显露出与这些材料常规聚积分歧的材料特征变得非常有趣，但今朝，对这些性质的认识非常有限，因为这种材料是如斯的新，新的时机在等着我们。
