在材料科學(xué)的廣袤領(lǐng)域中，二維材料一直是前沿研究的焦點(diǎn)。從 2004 年單層石墨烯的發(fā)現(xiàn)，如同在平靜湖面投入巨石，激起千層浪，二維材料家族迅速擴(kuò)張，目前實(shí)驗(yàn)可獲得的二維材料已達(dá)數(shù)百種。但長久以來，這些二維材料多局限在層狀材料體系，而占據(jù)材料世界重要地位的金屬，大多為非層狀材料，如何將金屬 “重塑” 為二維材料，成為科學(xué)界的一大難題。
二硫化鉬圖片
中國科學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)在這一難題上取得了重大突破，而其中，看似平凡卻又無比神奇的二硫化鉬（MoS2），成為了解開謎題的關(guān)鍵鑰匙。
二維材料，因其僅具單個(gè)原子層或幾個(gè)原子層的厚度，在材料科學(xué)領(lǐng)域獨(dú)樹一幟。這一特殊的超薄結(jié)構(gòu)，打破了傳統(tǒng)材料的固有模式，開啟了全新的探索維度。在凝聚態(tài)物理領(lǐng)域，二維材料宛如一把鑰匙，解鎖了低維度空間下量子力學(xué)的神秘寶箱。原子層的極致薄使得電子行為被重塑，其運(yùn)動(dòng)被局限于二維平面，電子間相互作用因此顯著增強(qiáng)，催生了量子霍爾效應(yīng)等奇特現(xiàn)象。這些發(fā)現(xiàn)深化了對微觀物理規(guī)律的認(rèn)知，為量子電子器件的創(chuàng)新筑牢根基。
材料科學(xué)方面，二維材料憑借原子級厚度帶來的超高比表面積，擁有遠(yuǎn)超傳統(tǒng)材料的表面活性位點(diǎn)。這一特性使其在催化反應(yīng)中能高效加快反應(yīng)速率、精準(zhǔn)把控選擇性，在氣體吸附上可迅速捕捉特定氣體分子，助力環(huán)境監(jiān)測與氣體分離。正因二維材料在多領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，已成為全球科研聚焦的前沿?zé)狳c(diǎn)，持續(xù)推動(dòng)著科技的革新與進(jìn)步。
研究人員表示，“不同于層狀材料，金屬材料的每個(gè)原子在任意方向均和周圍原子有強(qiáng)的金屬鍵相互作用。如果將層狀材料比作‘千層餅’，那么金屬材料就好比‘壓縮餅干’。因此，將金屬材料‘重塑’為二維材料，要比層狀材料難得多。”
單層二硫化鉬封裝的單層金屬鉍（圖源：中國科學(xué)院物理研究所）
在此次具有開創(chuàng)性的研究中，科研團(tuán)隊(duì)巧妙地運(yùn)用了二硫化鉬。他們先將金屬熔化，隨后利用團(tuán)隊(duì)前期精心制備的高質(zhì)量單層MoS2壓砧進(jìn)行擠壓操作。這一創(chuàng)新性的方法，成功實(shí)現(xiàn)了多種二維金屬的普適制備，鉍、錫、鉛、銦和鎵等金屬在二硫化鉬的 “助力” 下，順利完成了從常規(guī)狀態(tài)到二維狀態(tài)的神奇轉(zhuǎn)變，厚度僅為頭發(fā)絲直徑的二十萬分之一。
據(jù)悉，中國科學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)制備的二維金屬材料不僅實(shí)現(xiàn)了橫向尺寸的大幅提升，而且具備良好的環(huán)境穩(wěn)定性，在超1年的實(shí)驗(yàn)測試中都未出現(xiàn)性能退化的情況。這一成果得到了國際學(xué)術(shù)期刊《自然》審稿人的高度認(rèn)可，認(rèn)為它有力地推動(dòng)了二維金屬領(lǐng)域的科學(xué)研究，是二維材料研究領(lǐng)域的重大進(jìn)展。
二維金屬材料具有廣闊的應(yīng)用前景，有望推動(dòng)超威型低功耗晶體管、高頻器件、透明顯示、超靈敏探測、極致高效催化等諸多領(lǐng)域的技術(shù)革新。而這一切成就的背后，二硫化鉬功不可沒。它憑借獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，為金屬材料向二維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變提供了可能，成為了打開二維金屬材料新世界大門的關(guān)鍵力量。
版權(quán)及法律問題聲明
本文信息由中鎢在線?（www.jinlongrihua.com.cn，news.chinatungsten.com）根據(jù)各方公開的資料和新聞收集編寫，僅為向本公司網(wǎng)站、微信公眾號關(guān)注者提供參考數(shù)據(jù)。任何異議、侵權(quán)和不當(dāng)問題請向本網(wǎng)站回饋，我們將立即予以處理。未經(jīng)中鎢在線授權(quán)，不得全文或部分轉(zhuǎn)載，不得對檔所載內(nèi)容進(jìn)行使用、披露、分發(fā)或變更；盡管我們努力提供可靠、準(zhǔn)確和完整的信息，但我們無法保證此類信息的準(zhǔn)確性或完整性，本文作者對任何錯(cuò)誤或遺漏不承擔(dān)任何責(zé)任，亦沒有義務(wù)補(bǔ)充、修訂或更正文中的任何信息；本文中提供的信息僅供參考，不應(yīng)被視為投資說明書、購買或出售任何投資的招攬檔、或作為參與任何特定交易策略的推薦；本文也不得用作任何投資決策的依據(jù)，或作為道德、法律依據(jù)或證據(jù)。
