中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心吴克辉团队和合作者利用分子束外延技术在Au（111）表面合成了单层的CuCl1+x纳米结构，结合扫描隧道显微镜（STM）及其能谱（STS）技术、X射线光电子能谱（XPS）对其进行了深入研究，并利用第一性原理计算（DFT），证明了该CuCl1+x 单层纳米结构是一个理想的二维Ruby晶格体系。研究表明，CuCl1+x在Au(111)表面形成了一种Cu6Cl8的配位结构，其中Cu原子的排列方式完全符合Ruby晶格结构。STS谱和DFT计算揭示了Cu6Cl8 Ruby晶格位于未占据态3.6eV处的Ruby晶格平带特征峰，以及位于3.7eV处的边界态特征。
该工作首次在一个实际材料体系中实现了二维Ruby原子晶格的构建，观察到了Ruby晶格相关的能带特征峰和边缘电子态。为进一步研究Ruby晶格中有趣的电子结构和丰富的物理现象提供了良好的平台。
本工作受到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院的资助。中国科学院物理研究所和松山湖材料实验室联合培养的博士生刘子嘉同学、浙江大学博士生陶圣旦同学为该论文共同第一作者。吴克辉研究员、陆赟豪教授和何小月研究员级工程师为该论文共同通讯作者。相关研究结果以“Realization of Material with an Atomic Ruby Lattice”为题发表在Nano Lett. 24, 11075−11081 （2024） (DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c03236)。
图（a）Ruby晶格模型及其特征能带结构。（b）Au(111)表面形成的单层CuCl1+x纳米结构，表现为Ruby晶格。（c-d）Ruby晶格的边缘态。
