二維材料非常薄，只有幾個(gè)原子厚，具有獨特的性質(zhì)，使其在能量存儲、催化和水凈化等方面極具吸引力。近日，瑞典林雪平大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)出一種能夠合成數百種新型二維材料的方法，研究發(fā)表在最新一期的《科學(xué)》雜志上。
自從石墨烯被發(fā)現以來(lái)，有關(guān)極薄材料（即所謂的二維材料）的研究呈指數級增長(cháng)。二維材料相對于其體積或重量具有極大的表面積，因此產(chǎn)生了一系列物理現象和獨特的性能，例如良好的導電性、高強度或耐熱性，使得二維材料在基礎研究和應用中都受到關(guān)注。
最大的二維材料家族是MXene，由稱(chēng)為MAX相的三維母體材料創(chuàng )建。它由3種不同的元素組成：M是過(guò)渡金屬，A是（A族）元素，X是碳或氮。通過(guò)用酸去除A元素（剝離），可創(chuàng )建二維材料。但到目前為止，MXene是唯一以這種方式創(chuàng )建的材料系列。
研究人員引入了一種理論方法來(lái)預測其他可能適合轉換為二維材料的三維材料，并證明了理論模型與現實(shí)是一致的。
研究人員采用了3步過(guò)程。首先，他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)理論模型來(lái)預測哪些母材是合適的。通過(guò)瑞典國家超級計算機中心的大規模計算，研究人員從包含66643種材料的數據庫中識別出119種有前途的三維材料?！ ?/div>
計算篩選方法的示意圖
其次，他們嘗試在實(shí)驗室中制造這種材料。研究人員從母體材料YRu2Si2中去除了釔（Y），從而形成了二維的Ru2SixOy。
YRu2Si2在HF水溶液中的化學(xué)剝落
最后一步是進(jìn)行實(shí)驗室驗證，他們使用掃描透射電子顯微鏡Arwen在原子水平上檢查材料及其結構。利用Arwen還可使用光譜法研究材料由哪些原子組成。
研究證明了理論模型確實(shí)有效，并且所得材料由正確的原子組成。該理論可付諸實(shí)踐，從而將化學(xué)剝離的概念擴展到比MXene更廣泛的材料中。
自從石墨烯橫空出世，越來(lái)越多的二維材料家族成員進(jìn)入人類(lèi)視野。在電子元器件領(lǐng)域，很多二維材料憑借更高的電荷遷移率、更小的功耗等，展現出比傳統硅材料更加優(yōu)越的性能。不僅如此，在燃料電池、太陽(yáng)能電池等新能源領(lǐng)域，二維材料憑借其獨特結構和可調控特性，擁有廣闊應用前景?？茖W(xué)家發(fā)現能夠合成數百種新型二維材料的方法，將使二維材料家族進(jìn)一步壯大，也為二維材料科學(xué)研究提供了更多可能。
資料來(lái)源：科技日報
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