谈到当前最前沿的研究领域，二维材料可谓当仁不让！今日，Nature杂志连续报道了3篇二维相关的研究论文，一篇是关于分子织物自组装，一篇是关于拓扑超导，另一篇是关于量子反常霍尔效应。
现整理如下，供大家学习交流：
1. Nature：二维分子织物自组装
在日常生活中，织物再常见不过了。近年来，在纳米尺度编织各向同性的晶态COF，以及超分子二维编织和单层表面支撑的交织二维聚合物，赋予了常规纺织品特有的柔韧性，薄度，各向异性强度和孔隙率。
长期以来，科学家曾多次尝试直接通过自下而上的策略，将分子构筑单元自组装成二维编织的线性有机聚合物链，金属模板法是进行分子级结构组装的强大工具，可实现链节和其他纠缠结构所必需的有序缠结。原则上，这种方法有可能将预编织的金属配位分子网格二维化，以形成可编织的分子材料。
但是，目前为止，尚未成功！
有鉴于此，曼彻斯特大学David A. Leigh等人报道了一种金属离子模板法，可以实现二维分子织物的精准自组装。
基于阴离子和金属离子模板，研究人员发展了一种金属配位的3×3分子交织网格作为合成分子结的中间体。每条配体链（1）包含八面体Fe（II）离子的三个三齿位点，由噻唑并[5,4-d]噻唑基团隔开。
研究人员将编织的分子“碎片”细分为一种由脂族和芳香族聚合物链交替编织的层状材料。缓慢沉淀的预编织网格之间进行连接后，除去离子模板，最终形成堆叠和簇状薄片结构的有机分子材料。每个薄层的长度和宽度可达数百微米，但厚度仅有约4nm，经线和纬线的单链聚合物线之间通过周期性的机械缠结保持链接。
这种层状二维分子织物材料具有远程有序结构，并呈现出双折射性，刚度是线性聚合物的两倍，像宏观纺织品一样沿着明确的线条分层和撕裂。当掺入聚合物支撑的膜中时，这种层状二维分子织物材料可以充当网状结构，允许小离子通过，抑制大离子的通过。
总之，这项研究实现了一维线状结构“自上而下”的编织自组装。预编织分子构筑单元的镶嵌或网状结构，为聚合物链二维（甚至可能是三维）编织领域提供了新的思路，为聚合物结构和拓扑学领域相结合带来了新的借鉴。
参考文献：
DavidP. August et al. Self-assembly of a layered two-dimensional molecularly wovenfabric. Nature 2020, 588, 429–435.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-3019-9
2. Nature：在范德华异质结中发现拓扑超导
在单一材料中，拓扑绝缘体，超导体和量子自旋液体之类的奇异状态往往很难同时存在。拓扑超导是否是拓扑量子计算的关键成分，是否存在于任何天然存在的材料中，都尚未可知。因此，在异质结构中构建不同的材料组合，可以在不同材料的相互作用中产生奇异状态之间多种奇异状态。
有鉴于此，阿尔托大学Shawulienu Kezilebieke等人报道了一种基于二维铁磁体和超导体的范德华异质结构，并成功观测到二维拓扑超导性。
研究人员使用分子束外延技术，在二硒化铌超导体上生长具有铁磁性的三溴化铬二维岛状结构，然后，使用低温扫描隧道显微镜等表征揭示了一维马约拉纳边缘模式的特征。所制成的2D 范德华异质结具有高质量和可调谐的系统，可以轻松地集成到使用拓扑超导性的器件结构中。
这种异质结构可以通过各种外部刺激实现简单操作，从而为通过电、力，化学物质或光学手段等外部控制2D拓扑超导带来了更多可能。
参考文献：
ShawulienuKezilebieke et al. Topological superconductivity in a van der Waalsheterostructure. Nature 2020, 588, 424–428.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2989-y
3. Nature：调控量子反常霍尔绝缘体的Chern数
量子反常霍尔状态是一种二维拓扑绝缘状态。零磁场下，其霍尔电阻被量子化，纵向电阻消失。量子反常霍尔效应已在磁性拓扑绝缘体和魔角扭曲双层石墨烯中实现。但是，到目前为止，仅在C = 1时才实现了零磁场下的QAH效应。
有鉴于此，宾夕法尼亚州立大学Cui-Zu Chang和Chao-Xing Liu等人基于磁性和无掺杂拓扑绝缘体交替组成的多层结构，实现了量子反常霍尔绝缘体的Chern数高度可调，高达C = 5。
通过分子束外延技术，研究人员成功构建了磁性和无掺杂拓扑绝缘体交替组成的多层结构。这些QAH绝缘体的Chern数由多层结构中未掺杂的拓扑绝缘子层数决定。研究表明，通过改变磁性拓扑绝缘体层中的磁性掺杂浓度，或内部磁性拓扑绝缘体层的厚度，可以有效调节给定多层结构的Chern数。为了解释这种现象，研究人员建立了一个理论模型，并建立了具有可调控的高Chern数的QAH绝缘子的相图。
总之，这项研究为量子反常霍尔绝缘体的研究提供了新的借鉴，有力推动了其在节能电子器件、多通道量子计算和更高容量的手性电路等领域的发展。
参考文献：
Yi-FanZhao et al. Tuning the Chern number in quantum anomalous Hall insulators.Nature 2020, 588, 419-423.
https://www.nature.com/articles/s41586-020-3020-3
