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科學家們首次實現二維材料的微觀結構變化的觀察

2018-09-30 12:01:42 作者：clkjzx 來源：phys 分享至：

左圖----一種由材料暴露在環境中引起缺陷的MoS2的實驗圖像（通過掃描隧道顯微鏡STM獲得），中間----STM圖像的模擬結果，右圖----層狀原子的結構模型。圖片來源：NUST MISIS

這是有史以來第一次詳細描述了在長期環境影響下二維二硫化鉬的結構變化，該研究由來自NUST MISIS、匈牙利科學院、Namur大學（比利時）和韓國標準與科學研究所的一個國際科學家團隊完成。新的研究結果縮小了二硫化鉬在微電子領域的應用范圍，同時也為利用二維材料作為催化劑開辟了新的道路。該研究成果已發表在國際科學雜志Nature Chemistry上。

二硫化鉬（MoS2）被認為是各種微電子設備如高頻探測器、整流器和晶體管的潛力材料，因此世界各地的研究團隊都在積極研究它的二維形態——MoS2納米薄膜。然而，新的研究表明，當這種二維材料在空氣中氧化嚴重時，它就變成了另一種形態。

任何使用MoS2的電子設備如果沒有適當的保護，就會相對較快地停止工作。因而要在微電子學中使用MoS2，這些設備必須封裝保存。

“有史以來第一次，我們成功地通過實驗證明，在環境條件下，二硫化鉬會一層一層的嚴重降解，氧化并轉化為固體溶液MoS2-xOx。”研究小組組長、NUST MISIS無機納米材料實驗室的首席研究員Pavel Sorokin說：“二硒化鉬可以作為沒有缺陷和損失的二維半導體，這是另一種具有類似結構的材料。”

在實驗中，利用超聲波對二硫化鉬晶體進行分層，在常溫下和長時間（18個月以上）的環境條件下，對二硫化鉬的二維層進行了維護，在此過程中，科學家觀察了其表面結構的變化。

“由于使用了掃描顯微鏡，我們能夠在長期接觸環境條件的情況下，追蹤二維二硫化物晶體的結構變化。我們發現以前被認為是穩定的物質實際上是自發氧化的，但同時，MoS2單分子的原始晶體結構保留了MoS2-xOx的固體溶液。我們的模擬提出一種解決固體機制的方案，并且與理論計算的結果是完全一致的。

Sorokin總結說：”這項研究的第二個關鍵發現是，二硫化鉬的單層材料變成了固體溶液MoS2-xOx的二維晶體，它是機電過程的有效催化劑。“

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責任編輯：韓鑫

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