二维材料研发取得新成果

发布时间:2024-07-13 00:53:53 来源: sp20240713

原标题:二维材料研发取得新成果

本报北京4月9日电(记者齐芳)新材料的研发是目前国际竞争的焦点,往往能带来制造业的飞跃。我国科研人员在材料研发上又出新成果:在二维过渡金属碲化物材料的宏量制备方向取得新进展,为二维过渡金属碲化物材料的规模化制备提供了可能性。这一成果由中国科学院大连化学物理研究所吴忠帅研究员团队,与中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院金属研究所和深圳理工大学(筹)成会明院士,北京大学电子学院康宁副教授合作完成,论文近日在线发表于《自然》杂志。

二维过渡金属碲化物材料是一类新兴的二维材料,由碲原子和过渡金属原子(如钼、钨、铌等)组成,其微观结构类似于三明治,过渡金属原子被上下两层的碲原子“夹”住,形成层状二维材料。二维过渡金属碲化物材料因其奇特的超导、磁性、催化活性等物理和化学性质,在催化、储能、光学等领域展现出重要应用潜力,受到了国际学术界的广泛关注。

然而,目前该材料还无法实现高质量的宏量制备,其实际应用受到阻碍。吴忠帅说:“二维过渡金属碲化物材料一般采用‘自上而下’的制备方法,如同拆解积木,通过机械力或化学作用方式将其一层一层剥离下来,从而制备出单层的二维纳米片,再投入实际应用。但之前一些常用的方法,要么效率低,要么有安全隐患,如何实现安全、高效化学剥离,成为科学家努力的目标。”

科研人员创新性地采用固相化学插层剥离方法,筛选出了一种固相插层试剂——硼氢化锂,实现了安全、高效、快速插层剥离。吴忠帅说:“整个插层剥离过程只需10分钟,可宏量制备出百克级(108克)碲化铌纳米片,产量提升了两个数量级。”团队还利用此方法制备出了5种不同过渡金属的碲化物纳米片和12种合金化合物纳米片,证明其具有普适性。

据悉,利用这种方法制造出的二维过渡金属碲化物纳米片,制备的溶液和粉体具有良好的加工性能,可以作为各种功能性浆料,实现薄膜、丝网印刷器件、3D打印器件、光刻器件的高效和定制化加工等,有望在高性能量子器件、柔性电子、微型超级电容器、电池、催化、电磁屏蔽、复合材料等方向发挥重要作用。

(责编:杨曦、陈键)