低维材料是目前物理、材料和化学领域研究的一个热点，研究低维材料生长过程则是实验室制备高质量的纳米材料的一个关键问题。科学家们研究发现，当薄膜材料的厚度小到一定尺寸时，薄膜材料的量子尺寸效应就变得十分明显；这时的材料在稳定性、导电特性和催化特性都将表现出随尺寸大小不同的振荡变化。科学家可以利用这种尺寸效应可以调制材料的各种各样的物理和化学特性，制备出具备新奇特性的薄膜材料来。在该研究领域内，铅及铅基合金薄膜材料是这一研究领域备受人们关注的一个体系，研究发现不仅其超导特性、输运特性、催化特性等随薄膜厚度表现出双层振荡的变化（Science 306, 1915 (2004)； Nature Physics 2, 173 (2006) ；Science 316, 1594 (2007)；Science 324, 1314 (2009)），而且其薄膜厚度为单个原子层时仍能表现出超导体特性，被称为是世界上最薄的超导体（Nature Physics 6, 104 (2010)）。但人们不能理解铅薄膜为什么表现出对其厚度有如此强烈的依赖性，一直是一个悬而未解的问题。

物理工程学院贾瑜教授研究组和国内北京大学、中国科技大学及美国马里兰大学等研究机构的科学家们合作，针对上述问题，开展了系列的研究。他们采用第一性原理方法，分析了铅薄膜表面引起的Friedel振荡行为和原子层间距变化关系，发现其表面Friedel振荡的反常衰减行为是导致薄膜稳定性强烈依赖厚度的主要原因，在此基础上，他们给出了薄膜稳定性随厚度变化关系的一个简明清晰地物理图像，成功解决了这个问题。这一研究成果被认为在物理概念和物理图像上都有足够的发展，在该学科研究领域会引起足够的兴趣；对相关体系的研究将起到的影响和推动作用。研究结果发表在近期出版的著名物理杂志Physical Review Letters，105,066101（2010）上，该杂志通常只发表高度原创性，且对整个研究领域有广泛影响的物理研究成果。这也标志着我校在该领域研究达到了较高的学术水平。

此项研究得到国家自然科学基金、河南省科技厅科技创新杰出青年基金和河南省教育厅高校创新人才基金的资助。郑州大学版权所有，禁止非法转载！2019-12-12 23:49:43