科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院吳長征教授實驗課題組和武曉君教授理論計算課題組合作，成功實現(xiàn)非范德華力層狀材料精準(zhǔn)剝離，獲得保持計量比的二維材料，為二維材料家族添加全新成員。該新二維材料展現(xiàn)出較之塊材提升三個數(shù)量級的室溫超離子導(dǎo)電行為。相關(guān)成果于日前在線發(fā)表在《自然?化學(xué)》雜志上。
近年來，二維材料由于獨特的電子結(jié)構(gòu)和豐富的物理化學(xué)性能引起人們大量關(guān)注。其中，范德華力層狀材料，由于層間的弱相互作用力，使得人們可以通過多種剝離手段獲得其保持塊材的組分和結(jié)構(gòu)的單層二維材料，推進(jìn)了其在降維后量子限域效應(yīng)下的本征性能研究。對于非范德華力層狀材料，層間的強化學(xué)鍵作用極大地阻礙了原子級厚度二維結(jié)構(gòu)的制備。盡管通過選擇性刻蝕化學(xué)活性層，人為構(gòu)建范德華力間隙，能夠?qū)崿F(xiàn)單層或寡層納米片的制備，但目前往往不可避免劇烈破壞原始晶格，致使所獲二維材料的組分和結(jié)構(gòu)與塊材產(chǎn)生巨大差異。當(dāng)前，如何實現(xiàn)具有塊材組分和結(jié)構(gòu)的二維非范德華力層狀材料仍存在巨大挑戰(zhàn)。
為此，吳長征教授團(tuán)隊針對非范德華力層狀材料系列化合物，通過可控電化學(xué)插層手段，利用金屬與大半徑插層分子電對之間的氧化還原電勢差，成功剝離獲得與塊材幾乎一致組分和結(jié)構(gòu)的二維結(jié)構(gòu)，為二維材料家族添加全新成員。不僅如此，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)該二維材料A納米片的離子導(dǎo)電性隨著厚度降低而大幅提高，并在單層展現(xiàn)出室溫超離子導(dǎo)電行為，較之塊材提升了三個數(shù)量級。理論計算指出，在二維材料中銀離子沿著四面體空位的躍遷能壘大幅降低，從而將這種在塊材中的高溫超離子導(dǎo)電相穩(wěn)定至室溫。
該項成果為二維材料添加了全新家族成員，也為未來二維非范德華力層狀材料的合成和探索提供了新思路。
（中國科大供圖）
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