新材料的研發(fā)是目前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，往往能帶來(lái)制造業(yè)的飛躍。我國(guó)科研人員在材料研發(fā)上又出新成果：在二維過(guò)渡金屬碲化物材料的宏量制備方向取得新進(jìn)展，為二維過(guò)渡金屬碲化物材料的規(guī)模化制備提供了可能性。這一成果由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所吳忠?guī)浹芯繂T團(tuán)隊(duì)，與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和深圳理工大學(xué)（籌）成會(huì)明院士，北京大學(xué)電子學(xué)院康寧副教授合作完成，論文近日在線發(fā)表于《自然》雜志。
二維過(guò)渡金屬碲化物材料是一類新興的二維材料，由碲原子和過(guò)渡金屬原子（如鉬、鎢、鈮等）組成，其微觀結(jié)構(gòu)類似于三明治，過(guò)渡金屬原子被上下兩層的碲原子“夾”住，形成層狀二維材料。二維過(guò)渡金屬碲化物材料因其奇特的超導(dǎo)、磁性、催化活性等物理和化學(xué)性質(zhì)，在催化、儲(chǔ)能、光學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用潛力，受到了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。
然而，目前該材料還無(wú)法實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的宏量制備，其實(shí)際應(yīng)用受到阻礙。吳忠?guī)浾f(shuō)：“二維過(guò)渡金屬碲化物材料一般采用‘自上而下’的制備方法，如同拆解積木，通過(guò)機(jī)械力或化學(xué)作用方式將其一層一層剝離下來(lái)，從而制備出單層的二維納米片，再投入實(shí)際應(yīng)用。但之前一些常用的方法，要么效率低，要么有安全隱患，如何實(shí)現(xiàn)安全、高效化學(xué)剝離，成為科學(xué)家努力的目標(biāo)。”
科研人員創(chuàng)新性地采用固相化學(xué)插層剝離方法，篩選出了一種固相插層試劑——硼氫化鋰，實(shí)現(xiàn)了安全、高效、快速插層剝離。吳忠?guī)浾f(shuō)：“整個(gè)插層剝離過(guò)程只需10分鐘，可宏量制備出百克級(jí)（108克）碲化鈮納米片，產(chǎn)量提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。”團(tuán)隊(duì)還利用此方法制備出了5種不同過(guò)渡金屬的碲化物納米片和12種合金化合物納米片，證明其具有普適性。
據(jù)悉，利用這種方法制造出的二維過(guò)渡金屬碲化物納米片，制備的溶液和粉體具有良好的加工性能，可以作為各種功能性漿料，實(shí)現(xiàn)薄膜、絲網(wǎng)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、柔性電子、微型超級(jí)電容器、電池、催化、電磁屏蔽、復(fù)合材料等方向發(fā)揮重要作用。（記者齊芳）