中國科技大學：二維材料家族添加一位全新成員

中國科技大學化學與材料科學學院的吳長征帶領的研究團隊成功實現非范德華力層狀材料精準剝離，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。該新二維材料展現出較之塊材提升三個數量級的室溫超離子導電行為。相關成果于日前在線發表在《自然•化學》雜志上。

近年來，層狀材料在獲取二維結構方面引起了人們極大的興趣。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構的單層二維材料，推進了其在降維后量子限域效應下的本征性能研究。對于非范德華力層狀材料，層間的強化學鍵作用極大地阻礙了原子級厚度二維結構的制備。盡管通過選擇性刻蝕化學活性層，人為構建范德華力間隙，能夠實現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構與塊材產生巨大差異。當前，如何實現具有塊材組分和結構的二維非范德華力層狀材料仍存在巨大挑戰。

為此，研究團隊針對非范德華力層狀材料系列化合物，通過可控電化學插層手段，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構的二維結構，為二維材料家族添加全新成員。不僅如此，團隊發現該二維材料A納米片的離子導電性隨著厚度降低而大幅提高，并在單層展現出室溫超離子導電行為，較之塊材提升了三個數量級。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電相穩定至室溫。

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。

作者背景介紹：吳長征，中國科學技術大學教授，國家杰出青年科學基金獲得者(2019)，英國皇家化學會會士(RSC Fellow) (2017)，入選中組部“萬人計劃”青年拔尖人才(2015)。研究方向：1. 調制納米尺度材料電學行為和自旋屬性，并研究本征物性與催化過程和能源存儲和轉換等應用之間的關聯規律；2. 研究新奇納米尺度器件，特別是光磁熱敏感的機敏材料體系及器件；3. 研究高效環境友好納米結構應用于能源存儲體系；4. 發展高效催化材料應用于可持續能源研究，包括燃料電池反應，水分解，CO2轉化等。

該研究論文題為"Stoichiometric two-dimensional non-van der Waals AgCrS2 with superionic behaviour at room temperature"，已發表在《自然•化學》期刊上。

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參考資料：https://doi.org/10.1038/s41557-021-00800-4

標簽： 中國 中國科 科技 大學