超越石墨烯——二维材料的创新亚博网站下载

石墨烯于2004年首次被发现，在过去几年里一直是许多科学研究的焦点。石墨烯是一种非常平坦的碳薄片(只有一个原子厚)，其原子排列成二维蜂窝结构，使其成为有史以来最薄的人造材料。

这种创新材料的独特特性引起了广泛的兴趣，人们希望它能很快应用于制造业，在某种程度上引发一场全球材料革命。石墨烯比钻石坚硬，比钢铁坚硬100倍，和橡胶一样柔韧。它也是电的良导体，甚至比铜还好。

然而，二维材料的世界并不是以石墨亚博网站下载烯开始和结束的，而且这一领域一直在取得进展。下面，我们来看看目前正在研究的一些2D材料，以及它们如何支持和增强亚博网站下载石墨烯——甚至与之竞争。

二维材料的新研究亚博网站下载

在2011年之前，石墨烯是唯一一种可以容易地、持续地大量合成用于设备制造的2D材料。来自新加坡的一个研究小组创造了一种新工艺，以快速有效的方式制造大量单层纳米片，它们可以应用于任何合适的大块材料。这一过程需要在电化学基础上诱导锂化，在此基础上可以对材料进行仔细监测，直到它们达到适合超声和剥离的状态。亚博网站下载这个过程产生了二硫化钼(MoS)₂)在室温条件下，6h内纳米片收率达到92%。

强调这些活动的相关性和重要性₂床单，研究人员用床单创造了一个概念一氧化氮探测器。由于薄片在大面积上导电，并作为p型半导体工作，它们倾向于对不同的一氧化氮浓度作出电子反应。在该装置中加入金电极，可以测量响应，因此该探测器显示出巨大的潜力，检测限为190 ppt，是一种理想的传感平台。

进一步的实验得到了二硫化钨(WS₂)和硫化钛(TiS₂)表。这一创新过程的成功使研究人员意识到，它可以用于生产一系列可用于催化、电子和传感等领域的2D纳米片。

钼氧化物

来自澳大利亚国家科学机构联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT University)的科学家们创造了一种由钼氧化物晶体层组成的新型2D纳米材料，这可能会给电子行业带来一场革命。亚博老虎机网登录这种新材料的独特特性允许电子以超高速自由流动而不散射。

其中一个关键成就是研究人员能够去除阻碍电子的自由流动的通常障碍，这是高速电子设备的关键步骤。使用这种材料的机会很多。电子设备可以构建较小，并且可以以更高的速度传输数据。然而，在从实验室移动到现场之前，需要更多的研究来研究这种材料的潜力。

氮化硼

虽然石墨烯是一种特殊的电子材料，但光靠导体还不足以制造一个工作装置。还需要一种绝缘体。研究表明，六方氮化硼(h-BN)是一种很好的绝缘体。2013年2月，莱斯大学(Rice University)的科学家们透露，他们能够将石墨烯和六方氮化硼结合成薄片，并在纳米尺度上构建各种模式。这是在原子厚的层(导体和绝缘体)中制作图形的过程中创造2D电子的关键一步。

米饭的技术能力使他们能够制造具有约100nm的分辨率的材料;亚博网站下载然而，科学家认为，有可能使具有30-20nm宽的电路进行完全运行的2D设备。

氢硼与石墨烯具有相同的原子排列。因此，石墨烯的精细图案可以镶嵌在氢氮化硼薄片的缝隙中。通过光刻工艺，可以刻印梳子、棒子、同心圆甚至显微镜下的Rice owl。材料之间的界面呈现出沿着亚纳米线从石墨烯到h-BN的亚博网站下载锋利转变。该工艺设计良好，能够控制畴大小和畴形状，这对制造电子设备很重要。

莱斯大学的另一名研究员李松完成了一项实验，在该实验中，纯h-BN薄片(1到5个原子厚)可以沉积在铜衬底上。然后这些薄片可以转移到其他基材上。他的研究小组使用化学气相沉积工艺，在大约1000°C(1832°F)的温度下，将h-BN薄片沉积到一个5 x 5厘米的铜衬底上。在这些技术的帮助下，石墨烯可以很好地取代硅。

潜在的应用

研究人员正在研究将第三种元素(半导体)与绝缘体和导体组合放入2D织物的可能性，这将有助于制造柔性电子产品。

这种新的2D材料可以用亚博网站下载于制造纳米级场效应晶体管、生物传感器或量子电容器。它们还可以广泛应用于石墨烯电子领域。

资料来源及进一步阅读

• 白色石墨烯的救星:六方氮化硼薄片可能帮助石墨烯取代硅