外延生长薄层材料在传统半导体产业中广泛地应用于制作电子和光电子器件。最近又新发现很多新的应用领域，比如范德瓦尔斯异质结，金属有机骨架材料，有机半导体以及胶体组装等。范德瓦尔斯异质外延是由一种层状材料生长在另一种层状材料的过程，比如层状过渡金属硫化物的层叠（MoS₂，WS₂等），多层高质量的2D材料的层叠中间可以存在较大的晶格失配现象。对于这种2D材料，常常是以强烈的原子间的成键来保持稳定状态，而非常弱的范德瓦耳斯力则在这个生长过程作用较小。

近日，西安交通大学理学院陈光德课题组与英国伯明翰大学物理与天文学院NPRL的Dr. Quanmin Guo课题组合作，介绍了一种新型的定向外延生长的分子范德瓦尔斯异质结。与传统的异质结不同，这种新型异质结，组成仅为有机分子，内界面以及分子间都是以范德瓦尔斯力相互作用组装在一起，这个过程中并未引入任何氢键或者离子键。室温下，在高定向热解石墨（HOPG）表面顺序沉积C₆₀和C₇₀两种分子，制备出了双层范德瓦尔斯异质层。研究发现了常温下HOPG表面C₇₀自组装分子层中C₇₀分子全部处于自由旋转状态；当引入C₆₀分子后，C₇₀分子的旋转状态会受到引入的C₆₀分子的调控，可以选择性的站立或自由旋转，并从分子层面上揭示了这种调控的机理。这个发现可以用于研究其他涉及到非球状颗粒系统，甚至胶体系统。

上述研究成果以题目“Orientational Epitaxy of Van der Waals Molecular Heterostructures”在国际著名期刊Nano Letters（影响因子12.080）发表。该工作是理学院应用物理系博士生郭路安在陈光德教授和英国伯明翰大学物理与天文学院NPRL的Dr. Quanmin Guo共同指导下完成的。西安交通大学理学院应用物理系和陕西量子信息与量子光电设备重点实验室为该论文的第一完成单位，英国伯明翰大学物理与天文学院NPRL实验室为合作单位。该博士生获得国家留学基金委奖学金的支持。

论文连接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b02238