通过将不同原子级薄的晶体一个原子一个原子的拼接在一起，来创建一种无缝原子结构的织物。这种无缝拼接生产出的原子织物具有可控的光学性和机械性能。(图片来源：芝加哥大学SaienXie)

芝加哥大学和康奈尔大学的科学家们已经展示了一种技术，即在原子大小的级别来无缝地“缝合”两个晶格以生成原子级薄的织物。这种产生的单层材料被认为是有史以来衔接得最完美的，因为它们极平滑的过渡意味着两个格子相遇时，一个格子会延伸或增长来与另一个格子相遇，不会产生任何孔或其他缺陷。

在原子厚度极限处产生如此高质量的异质结构是电子器件的一大创新，这种结构可以为这些器件(例如柔性LEDs或者是那种即可以水平工作也可以横向工作的原子厚度的二维电路)带来新的配置，从而使这些器件更薄更轻。

这种结构的关键是材料之间缝隙的平滑度——电子器件中使用的材料之间的缝隙越平滑，电子越容易穿过。然而，这些材料是由晶体，原子的刚性晶格组成，由于这些晶格之间的间距的不同，导致将它们连接在一起会出现一些问题。在这项新的研究中(该研究发表在Science [Xie等人。Science(2018)DOI：10.1126 / science.aao5360])，该团队设法“缝制”了不同的类似织物状的三个原子厚度的晶体。

这种类型的材料倾向于在不同条件下分阶段生长，即先生长第一种材料，然后停止生长，接着再改变条件并再次生长另一种材料。相反，这种方法已经确定了在一个恒定的环境中用于两种材料生长衔接的最佳窗口，以允许在一个连续的时段中生长整个晶体。这个原子接缝非常紧密，以至于用扫描电子显微镜观察时，可以看到在接缝周围有较大的材料会产生起皱的现象。

我们通过二极管来评估这种类型材料的性能，通过将两种不同类型的材料缝合在一起发现电子是以穿过“织物”的方式流过，而不是其它的方式。并且可以看到二极管发光了。正如第一作者SaienXie所说：“看到这些三个原子厚度的LED发光是一件令人兴奋的事情。我们见识到了它们的卓越性——因这些材料类型而闻名的卓越性。”

这些材料涉及到的拉伸和压缩也会改变其光学性质，由于其量子力学效应还会导致晶体颜色发生变化，而这些为调整光传感器和LED的颜色以及在材料发生拉伸时可以改变其颜色的应变传感“织物”提供了可能性。作为主要作者Jiwoong Park说：“这些还都是未知数，我们甚至不知道它所拥有的所有可能性。即使在两年前，这也是不可想象的。”

研究人员正在努力将更多材料组分纳入异质结构中，以生产具有一系列增强功能的“原子结构”，并且针对器件技术，他们计划在“织物”的基础上进一步开发可调色的高效的LED和应变传感器。