小(xiao)字(zi)號(hao)
人(ren)民(min)網(wang)北(bei)京(jing)4月7日(ri)電 （記者(zhe)(zhe)趙竹青）記者(zhe)(zhe)從中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)(yuan)獲悉，近日(ri)，中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)(yuan)大連化學(xue)物理研(yan)究(jiu)所(suo)(suo)吳忠帥(shuai)研(yan)究(jiu)員(yuan)團(tuan)隊，與(yu)中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)(yuan)深圳先進技術研(yan)究(jiu)院(yuan)(yuan)、中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)(yuan)金(jin)屬研(yan)究(jiu)所(suo)(suo)和深圳理工大學(xue)（籌）成會(hui)明(ming)院(yuan)(yuan)士，北(bei)京(jing)大學(xue)電子學(xue)院(yuan)(yuan)康寧副教授合作，在二維(wei)過渡(du)金(jin)屬碲化物材(cai)料(liao)(liao)的(de)宏(hong)量(liang)制備(bei)方(fang)向取得新進展(zhan)，為過渡(du)金(jin)屬碲化物二維(wei)材(cai)料(liao)(liao)的(de)規(gui)模化制備(bei)提供了可能性(xing)。相關成果于4月3日(ri)在線發表在《自然》雜志(zhi)上，審稿(gao)人(ren)評價該方(fang)法簡單、快速(su)、高效，對二維(wei)材(cai)料(liao)(liao)的(de)宏(hong)量(liang)制備(bei)具(ju)有普適(shi)意義。
二(er)(er)維過(guo)渡(du)(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)碲(di)化(hua)物材(cai)料(liao)是一(yi)類(lei)新興的(de)(de)二(er)(er)維材(cai)料(liao)，由碲(di)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)（Te）和(he)(he)過(guo)渡(du)(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)（如鉬、鎢、鈮等）組成(cheng)，其微(wei)觀結構類(lei)似于“三明治(zhi)”，過(guo)渡(du)(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)被上下(xia)(xia)兩層的(de)(de)碲(di)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)“夾(jia)”住(zhu)，形成(cheng)層狀二(er)(er)維材(cai)料(liao)。二(er)(er)維過(guo)渡(du)(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)碲(di)化(hua)物材(cai)料(liao)因其奇特(te)的(de)(de)超(chao)導(dao)(dao)、磁(ci)性(xing)(xing)(xing)、催(cui)化(hua)活性(xing)(xing)(xing)等物理和(he)(he)化(hua)學性(xing)(xing)(xing)質(zhi)，在(zai)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)通訊、催(cui)化(hua)、儲能、光學等領域展現(xian)出重要應用(yong)潛力，受(shou)到(dao)了國際學術界的(de)(de)廣泛關(guan)注。例如，過(guo)渡(du)(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)碲(di)化(hua)物具有高(gao)導(dao)(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)大比表面(mian)積，可作(zuo)為高(gao)性(xing)(xing)(xing)能超(chao)級電(dian)容器(qi)和(he)(he)電(dian)池的(de)(de)電(dian)極材(cai)料(liao)；過(guo)渡(du)(du)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)碲(di)化(hua)物納(na)米片表面(mian)具有豐富可調的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)位點，可用(yong)做(zuo)制備綠氫(qing)和(he)(he)雙氧水(shui)的(de)(de)電(dian)催(cui)化(hua)劑(ji)，提高(gao)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)選(xuan)擇性(xing)(xing)(xing)、效率和(he)(he)性(xing)(xing)(xing)能；該(gai)材(cai)料(liao)還展現(xian)出特(te)有的(de)(de)量(liang)子(zi)(zi)(zi)(zi)現(xian)象，如超(chao)導(dao)(dao)和(he)(he)巨磁(ci)電(dian)阻等，可作(zuo)為下(xia)(xia)一(yi)代低功耗器(qi)件和(he)(he)高(gao)密度磁(ci)性(xing)(xing)(xing)存儲器(qi)件的(de)(de)材(cai)料(liao)。然而(er)，目前該(gai)材(cai)料(liao)還無法實(shi)現(xian)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)(de)宏量(liang)制備，阻礙了其實(shi)際應用(yong)。
二維(wei)過渡(du)金屬碲化(hua)(hua)物材料一(yi)(yi)般采用(yong)“自(zi)上而(er)下(xia)”的(de)制(zhi)備方(fang)(fang)法(fa)，如同(tong)拆解(jie)積木，通過機(ji)械(xie)力或化(hua)(hua)學作用(yong)方(fang)(fang)式(shi)將(jiang)(jiang)其一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)下(xia)來(lai)，從而(er)制(zhi)備出單層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)二維(wei)納米片(pian)。常用(yong)的(de)“自(zi)上而(er)下(xia)”方(fang)(fang)法(fa)有化(hua)(hua)學插(cha)(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)法(fa)、球磨法(fa)、膠帶剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)法(fa)、液相超聲(sheng)法(fa)等，其中(zhong)化(hua)(hua)學插(cha)(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)法(fa)的(de)剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)效率(lv)雖然最高，但剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)仍需要數小時。科學家(jia)(jia)們大(da)多采用(yong)有機(ji)鋰(li)試劑(ji)作為插(cha)(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)劑(ji)，即將(jiang)(jiang)含有鋰(li)離(li)(li)(li)子的(de)插(cha)(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)劑(ji)插(cha)(cha)入塊體(ti)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀結構材料的(de)片(pian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)，并(bing)利用(yong)鋰(li)和水的(de)反應使(shi)插(cha)(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)劑(ji)“膨脹”，在每一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)間形成一(yi)(yi)個“氣壓(ya)柱”，將(jiang)(jiang)疊在一(yi)(yi)起(qi)的(de)納米片(pian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)“撐(cheng)開”，就(jiu)如同(tong)使(shi)用(yong)了一(yi)(yi)把“化(hua)(hua)學刮(gua)刀”一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)地將(jiang)(jiang)納米片(pian)“刮(gua)”下(xia)來(lai)，這(zhe)種(zhong)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)間的(de)氣體(ti)膨脹作用(yong)力遠大(da)于機(ji)械(xie)剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)力，可(ke)以(yi)提高剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)效率(lv)。但有機(ji)鋰(li)是一(yi)(yi)種(zhong)易燃易爆的(de)液體(ti)試劑(ji)，具(ju)有很大(da)的(de)安全隱患，因此，實現安全、高效的(de)化(hua)(hua)學剝(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)離(li)(li)(li)成為科學家(jia)(jia)努力的(de)目標。
吳忠(zhong)帥團隊創新性地(di)采用固相化(hua)(hua)學插(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)離方(fang)法(fa)，篩選出(chu)了(le)(le)一種固相插(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)試劑(ji)——硼氫化(hua)(hua)鋰。硼氫化(hua)(hua)鋰具有(you)強(qiang)還原性質，在干燥空(kong)氣中穩定，可用于(yu)高溫固相插(cha)鋰反應，解決了(le)(le)插(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)反應速度慢的問題，從而實現(xian)了(le)(le)安全、高效、快(kuai)速的插(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)離。整(zheng)個(ge)插(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)離過程只(zhi)需10分鐘，可宏量(liang)(liang)制(zhi)備(bei)(bei)出(chu)百(bai)克級（108克）碲化(hua)(hua)鈮納米片，與液相化(hua)(hua)學插(cha)層(ceng)(ceng)(ceng)剝(bo)(bo)離法(fa)制(zhi)備(bei)(bei)量(liang)(liang)均(jun)小于(yu)1克比(bi)，此方(fang)法(fa)的產量(liang)(liang)提升(sheng)了(le)(le)兩個(ge)數量(liang)(liang)級。
團(tuan)隊還(huan)利用此方法制備出了五種不同過渡金(jin)屬的碲(di)化物納(na)米(mi)(mi)(mi)片(pian)和(he)十二種合金(jin)化合物納(na)米(mi)(mi)(mi)片(pian)，證明其具(ju)有普適性。他們還(huan)觀察(cha)到了多種特征的量子(zi)輸(shu)運現象(xiang)，例如碲(di)化鉬（MoTe2）納(na)米(mi)(mi)(mi)片(pian)具(ju)有依(yi)賴于厚度的金(jin)屬-絕緣體(ti)相變(bian)，碲(di)化鎢（WTe2）納(na)米(mi)(mi)(mi)片(pian)具(ju)有巨(ju)磁電阻和(he)舒(shu)勃尼科夫-德哈(ha)斯效(xiao)應(ying)等。
利用該(gai)方法制備出(chu)的(de)二維過渡金(jin)屬碲(di)化(hua)物納米片制備的(de)溶液和粉(fen)體(ti)具有(you)良好的(de)加工性(xing)能(neng)，可以作為(wei)各種功能(neng)性(xing)漿(jiang)料，實現薄膜、絲(si)網印刷器(qi)(qi)件(jian)、3D打印器(qi)(qi)件(jian)、光刻(ke)器(qi)(qi)件(jian)的(de)高(gao)效(xiao)和定制化(hua)加工等，有(you)望(wang)在高(gao)性(xing)能(neng)量子器(qi)(qi)件(jian)、柔(rou)性(xing)電(dian)子、微型(xing)超級電(dian)容器(qi)(qi)、電(dian)池、催化(hua)、電(dian)磁屏蔽、復合材料等方向(xiang)發(fa)揮(hui)重要作用。
(責編(bian)：趙(zhao)竹青、呂騫)
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