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如圖所示：是單一的高鐵血紅素片透射電子顯微鏡圖像（比例尺為0.5μm）。該圖片由Shyam Sinha和德國斯圖加特馬克斯普朗克固體研究所提供

      自從一種扁平式的鎵被發(fā)現(xiàn)以后，由萊斯大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一種新型的的二維（2D）材料，研究該材料的人員說這種材料可能是太陽能燃料發(fā)電的變革者。正如Nature Nanotechnology的一篇論文所報(bào)道的，萊斯材料科學(xué)家Pulickel Ajayan及其同事從普通鐵礦石中提取了三原子厚的高鐵血紅素。

      研究人員說，高鐵血紅素已被證明是是一種高效的光催化劑，特別是在光照的條件下能將水分解成氫氣和氧氣，同時(shí)也可以用作自旋電子器件的超薄磁性材料。

      Ajayan說：“隨著2D磁性材料合成技術(shù)的最新進(jìn)展，這種材料已經(jīng)成為一個(gè)非常令人興奮的領(lǐng)域，但由于合成技術(shù)復(fù)雜且材料的穩(wěn)定性有限一直限制其發(fā)展。在這里，我們有一個(gè)簡單的可使其得到推廣的方法，而且合成的2D磁性材料中高鐵血紅素的結(jié)構(gòu)應(yīng)該不受環(huán)境的影響。”

      Ajayan的實(shí)驗(yàn)室與國際研究團(tuán)隊(duì)合作，利用超聲波，離心和真空輔助過濾等技術(shù)，從一種天然的氧化鐵礦物質(zhì)（稱為赤鐵礦）中提取所需材料。研究人員稱，赤鐵礦已經(jīng)被證明具有光催化性質(zhì)，但還不夠穩(wěn)定。

      “作為一種高效的光催化材料，赤鐵礦不僅可以吸收陽光中可見光的部分，而且能產(chǎn)生電荷并將可見光運(yùn)輸?shù)讲牧媳砻孢M(jìn)行所需的反應(yīng)。”Nature Nanotechnology的一篇論文共同作者兼休斯敦大學(xué)物理兼副教授Oomman Varghese說， “雖然赤鐵礦吸收太陽光的范圍是從紫外線到黃橙色區(qū)域，但由于其產(chǎn)生的電荷壽命很短，在到達(dá)材料表面之前電荷就已經(jīng)消失。”

      據(jù)研究人員介紹，由于高鐵血紅素的光子在幾個(gè)原子內(nèi)能夠產(chǎn)生負(fù)電荷和正電荷，因此它的光催化效率更高。通過將新材料與二氧化鈦納米管陣列配對，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)高鐵血紅素可以吸收更多可見光，這是因?yàn)榧{米管陣列為電子躍遷提供了一個(gè)簡便的途徑。

      研究人員還發(fā)現(xiàn)，高鐵血紅素的磁性與赤鐵礦也有所不同。測試表明：天然的赤鐵礦是反磁性的，但高鐵血紅素就像普通的磁鐵一樣，是一個(gè)鐵磁體。在鐵磁體中，原子的磁矩指向相同的方向。在反鐵磁體中，相鄰原子中的力矩是交替的。

      與碳及其二維形式不同，石墨烯赤鐵礦是非范德瓦爾斯材料，這意味著它是通過3D鍵合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而保持在一起，而不是以非化學(xué)鍵和相對較弱的原子范德華力相互作用而在一起的。

      印度科欽科技大學(xué)的Anantharaman Malie Madom Ramaswamy Iyer表示：“迄今為止大多數(shù)二維材料大多來源于大自然的層狀結(jié)構(gòu)，通常稱為范德華固體。具有（非范德瓦爾斯）3D鍵合網(wǎng)絡(luò)的的2D材料很少見，因此在這種情況下高鐵血紅素的發(fā)現(xiàn)具有重要意義。”

      根據(jù)萊斯大學(xué)的前博士后研究員，現(xiàn)任印度技術(shù)研究所甘地納加的教授助理的合作作者Chandra Sekhar Tiwary所說，研究員們現(xiàn)在正在探索其他非范德華材料的2D潛力。