原理|摇身变成实验室中的二维材料，餐桌上的食盐氯化钠（NaCl）是我们最熟悉的一种物质

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氯化钠（NaCl）是我们最熟悉的一种物质之一。在日常生活必不可少的食盐中，最主要成分就是NaCl ，我们每天在餐桌上、厨房里都会和它见面。

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（左）NaCl的立体结构模型，绿色为氯原子，紫色为钠原子。（右）NaCl晶体（食盐）。 |图片来源：Benjah-bmm27&W.J.Pilsak我们平时见到的NaCl是一种晶体，它的原子按照简单的立方体结构排列，每个原子占据着立方体的一个顶点，然后有序地堆叠起来，形成我们看得见的晶莹剔透的盐粒。微观尺度的规则性和周期性同样反映在宏观尺度的形状上，盐粒一般天然地呈现出规整的立方体形状。
长期以来，人们认为对这种化合物已经有了很深的了解。然而最近，这种看似简单的物质却带来了意外的惊喜。一组来自俄罗斯的科学家预测出NaCl在金刚石表面存在奇异的二维结构，也就是呈六边形的NaCl薄膜。随后他们通过实验首次成功创造出了六边形NaCl 。在高压和低维的状态下，这种NaCl表现出了超乎想象的复杂性。

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二维材料由一层或几层原子组成，它的性质和结构通常与大块化合物有很大不同。
最著名的二维材料要数石墨烯，它是碳的一种形式，拥有很多令人惊讶的优异性能，比如具有很高的强度，导电性能佳。 2004年，海姆（AndreGeim）和诺沃肖洛夫（KonstantinNovoselov）通过实验制备并表征了单原子厚度的石墨烯材料，打开了二维材料的新世界。他们二人也因此获得2010年诺贝尔物理学奖。

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单原子厚度的石墨烯。 |图片来源：nobelprize.org后来，科学家也开始研究其他具有有趣性质的二维材料，比如硅烯、锡烯和硼墨烯，它们分别是单层的硅、锡和硼，还有MoS2、CuO和其他化合物的二维薄层结构。随着第一个六边形NaCl膜的合成，科学家再次展示了二维材料的奇特性。
研究人员最初仅仅是计划进行一些计算研究，了解新的二维结构在不同衬底上的形成。这是受到一种假设的影响，这种假设认为，如果衬底与NaCl薄膜具有强烈的相互作用，薄膜结构应该会发生重大变化。
他们使用了一种自行开发的进化算法，根据所涉及的化学元素来预测能量最低的结构。算法预测了NaCl在不同金属和金刚石表面的晶体结构，而在金刚石表面的结果非常有趣， NaCl与金刚石似乎会表现出强烈的化学相互作用。预测最终表明，金刚石衬底上存在一种纳米级厚度的六边形NaCl膜。

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在晶体取向(110)的金刚石衬底表面形成的单层（左）和双层（右）的NaCl膜。 |图片来源：[2]有了这样令人兴奋的预测结果，科学家自然不想错过这个机会，他们决定通过实验来验证。最终，实验合成的成功确认了这种六边形NaCl薄膜的存在。 NaCl膜的平均厚度约6纳米，更厚的膜会从六边形结构回到立方体结构，也就是我们所知道的食盐的典型结构。