科普 | 二维材料研发取得新成果
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。