近日，我学院张嘉炜、宋爱民团队提出并实验验证了一种使用暗场光学显微技术判别二维材料原子层数的通用方法。该研究成果以“A Universal Approach to Determine the Atomic Layer Numbers in Two-Dimensional Materials Using Dark-Field Optical Contrast”为题发表在国际期刊Nano Letters上（影响因子12.26，中科院1区）。学院博士研究生张葆青和张子豪为本文共同第一作者，宋爱民教授和张嘉炜教授为共同通讯作者。山东大学为本文第一单位。

包括石墨烯在内的二维材料有众多传统材料无法比拟的特性，因此有着广阔的应用前景。在实际科学研究和应用中，首先要做的就是准确辨别二维材料包含的原子层数，这是因为二维材料的电学和光学等性质经常会随着层数（厚度）的改变而发生显著变化。然而，目前常用的光学反射法成像对比度较低，对材料的性质、厚度、以及衬底的性质都有较高的要求，比如单层石墨烯的识别对比度通常低于10%，在有些情况下比如在透明衬底上就无法识别。

本文通过利用暗场显微镜光路，探测入射光与二维材料边缘电偶极子之间的瑞利散射强度，实现了对二维材料层数的超高灵敏识别，对比度比传统方法高出数倍甚至上百倍。暗场光学方法还可以连续判别1到上百原子层的二维材料，而传统光学反射法通常仅能判别5层以下。暗场光学方法还对衬底种类和厚度没有特殊要求，甚至可以准确判定在透明衬底上的单层二维材料。文中也对二维材料边缘电偶极子对光的瑞利散射进行了计算和模拟，为该方法提供了理论基础。

本研究得到了国家重点研发计划 (2022YFA1405200, 2022YFB3603900)、国家自然科学基金 (62074094, 62204143)、山东省自然科学基金 (ZR2020ZD03, ZR2022ZD04, ZR2020QF082) 等项目的支持。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c01722