黑磷、二硫化鉬等可能不如石墨烯那樣大名鼎鼎，但它們和石墨烯其實(shí)同屬一門，都是科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)——二維材料，二維材料因其獨(dú)特的性質(zhì)，尤其是電性能，受到了廣泛的關(guān)注。

    布里斯托大學(xué)UCL-led項(xiàng)目的研究結(jié)果表明，二維（2D）納米材料可通過(guò)在液體中溶解層狀材料的方法來(lái)制備。這種液體可以用于低成本二維納米材料的量產(chǎn)，使二維材料有望在未來(lái)得到大范圍應(yīng)用。

    盡管二維納米材料（石墨烯等）具有卓越的物理性能以及革新技術(shù)的潛力，但因其規(guī)模量產(chǎn)的技術(shù)尚不成熟，因此將其應(yīng)用于實(shí)際還是有諸多限制和挑戰(zhàn)。

    發(fā)表于Nature Chemistry的這一新工藝可進(jìn)行許多單層二維材料的量產(chǎn)。研究人員將這一技術(shù)用于不同的二維材料，例如有關(guān)半導(dǎo)體和熱電的，以此制造出可用于太陽(yáng)能電池或轉(zhuǎn)變廢熱為電的二維材料。

    UCL的物理學(xué)和天文學(xué)博士兼研究主任Chris Howard說(shuō)：“二維納米材料具有優(yōu)異的性能和獨(dú)特的尺寸，這意味著它們可用于各種器件，從電腦顯示器到智能紡布等都可以使用二維納米材料。”

    “許多制造和應(yīng)用二維納米材料的技術(shù)是難以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)或會(huì)損壞材料的，但我們已經(jīng)成功地解決了這些問(wèn)題。這一新工藝有助于幫助我們更深刻地體會(huì)到二維納米材料的潛力。”

    在這項(xiàng)由皇家工程與工程和物理科學(xué)學(xué)院資助的研究項(xiàng)目中，科學(xué)家們將帶正電鋰離子和鉀離子插入不同材料的層間，包括Bi2Te3、MoS2和TiS2等，以此給予每一層負(fù)電荷，從而創(chuàng)建出所謂的“層狀材料鹽”。這些層狀材料鹽，無(wú)序化學(xué)反應(yīng)或攪拌即可溶于選定的溶劑中。

    科學(xué)家們用原子力顯微鏡分析了溶液成分，用透射電子顯微鏡觀察了二維納米材料的結(jié)構(gòu)和厚度。他們發(fā)現(xiàn)，層狀材料在溶液中溶解成孤立、細(xì)小、無(wú)損、清潔的小片層。

    來(lái)自UCL、布里斯托大學(xué)、劍橋石墨烯中心和蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠證明，即使是包含百萬(wàn)原子的二維納米片也是形成穩(wěn)定溶液而非懸浮液。這些二維材料的突破性分析是由Oliver Payton博士和Loren Picco博士等共同完成的。利用高速原子力顯微鏡可測(cè)量層厚以及二維片狀區(qū)域的分布。

    這些測(cè)試對(duì)于新工藝的優(yōu)化是至關(guān)重要的，并且可提供保證量產(chǎn)質(zhì)量的最佳路線。Oliver Payton博士說(shuō)：“我們使用的是世界上最快的三維超分辨率顯微鏡，這使我們能同時(shí)測(cè)量成千上萬(wàn)的二維納米薄片，而這在傳統(tǒng)的掃描探針顯微鏡上是難以實(shí)現(xiàn)的。”

    “我們的測(cè)量手段比其他同類的技術(shù)更為準(zhǔn)確，這使得我們團(tuán)隊(duì)可以將這一新的生產(chǎn)工藝做到至善至美。”

    第一作者Patrick Cullen博士（UCL化學(xué)工程）說(shuō)：“當(dāng)我們向鹽（層狀材料鹽）加入溶劑時(shí)，我們并沒(méi)有想到這一范圍的二維納米材料會(huì)形成溶液，層狀材料鹽尺寸較大，但是卻像普通食鹽一樣易溶于水。這一事實(shí)使它們?cè)诹慨a(chǎn)上可以大做文章，這不僅在科研領(lǐng)域有意義，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也很重要。

    ”我們已經(jīng)證實(shí)它們可以涂到表面上，并且干燥后可自排為各種形狀。它們也可以像黃金用于電鍍金屬一樣電鍍于表面。我們希望用我們的工藝制作不同的二維納米材料，并嘗試將其應(yīng)用于各種領(lǐng)域。“

    這一技術(shù)已取得專利，并且可用于商業(yè)化生產(chǎn)。