石墨烯、单分子层过渡金属双卤化物(TMDs)以及其他重要的二维材料的发现都是由于可以提取只有几个原子厚度的材料。促进对二维平面物理学的理解和实用性的下一步是研究这些二维材料的一维边缘以及控制边缘平面比。边缘通常表现出独特的特性，并且与平面和块体的特性明显不同。因此，通过控制边缘，可以设计出兼具边缘-平面-体块特性和可控特性的材料，即TMD超材料。然而，高精度探索这种超材料的技术尚未开发出来。

有鉴于此，查尔姆斯理工大学的Timur O. Shegai等人，报告了一种简便且可控的各向异性湿法蚀刻方法，该方法可实现具有原子精度的TMD超材料的可扩展制造。

本文要点

1）该工艺将标准的自上而下的光刻纳米加工方法与各向异性湿法蚀刻相结合，可以在接近原子锐度极限的情况下，精确控制各种TMD的边缘和边缘平面比。这种各向异性的湿法蚀刻工艺的参数范围很广，从大块晶体到双膜层，并允许制造各种尺寸和形状的纳米结构，从单个孤立的六边形纳米孔到排列紧密的纳米孔阵列，这些纳米孔的横向间距窄至约3nm。

2）证明了TMDs可以沿着一定的晶体轴进行蚀刻，这样所获得的边缘几乎是原子锐利的，并且完全是锯齿形终止的。这就产生了有序且复杂的六边形纳米结构，包括几纳米薄的纳米带和纳米结。

3）值得注意的是，该方法可以在环境条件下大面积使用，并且只使用大量的化学物质，如过氧化氢(H₂O₂)和氨(NH₄OH)的水溶液。因此，可以以高度可控和可扩展的方式制造各种未开发的TMD纳米结构和超材料，例如半导体平面金属边缘复合材料和超薄纳米带。

总之，该工作提出的策略可以通过原子级别上结构的精确控制实现对TMD超材料的广泛研究。

参考文献：

Munkhbat, B., Yankovich, A.B., Baranov, D.G. et al. Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision. Nat Commun 11, 4604 (2020).

DOI: 10.1038/s41467-020-18428-2

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18428-2