我院谢兆雄教授与林海昕教授团队在超薄晶态材料X射线衍射及对称性探索中取得新进展。相关研究以“X-ray diffraction and the symmetry of ultrathin crystalline materials between two-dimensional and three-dimensional crystals”为题发表于 Science Bulletin, 2023, 68, 887-891。
超薄晶态材料是指一类在xy方向具有周期性但是在z方向却仅具有几个原子层厚度的纳米晶体。以往，这类纳米晶体被简单地归属为二维纳米晶体。然而，由于存在有限的原子层（非单层），传统用于描述三维晶体的230个空间群以及理想二维晶体的17个墙纸群都无法准确描述其对称性，而这一特殊对称性引起的X射线衍射的特异性也尚未得到研究。
鉴于此，该研究团队在充分考虑超薄晶态材料堆积空间自由度的情况下，从数学和晶体学角度对这类超薄纳米晶体的对称性进行了探讨，提出超薄纳米晶体的对称性需要用层群（Layer Group）来描述。另外，针对超薄纳米晶体由于其层堆叠方向上的非周期性结构可能产生的特异衍射特征，研究团队探讨了三类典型的在层堆叠方向不具有周期性的超薄纳米晶体的X射线衍射，从实验上观察到了超薄纳米晶体与体相三维晶体粉末X射线衍射的不同，建立了一套基于超薄晶态材料的粉末X射线衍射计算方法。该研究预示了超薄晶态材料是一类介于二维和三维晶体之间特殊的晶体（2.5维晶体）。同时，对超薄纳米晶态材料的结构及对称性提出了新见解，将有益于推动相关材料的构效关系研究和新功能开发。
我院谢兆雄教授、林海昕教授和博士后南子昂（已出站，现为厦门稀土材料研究所助理研究员）为该论文的共同通讯作者，2021级博士研究生马恒瑞及博士后蒋巧荣为论文共同第一作者，2021级博士生研究生宁若昕，2020级硕士研究生吕林喆参与了部分研究工作。本研究得到国家重点研发计划（2020YFB1505802）和国家自然科学基金（资助号：21931009, 21721001）的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927323002384
