下一代合成共价二维材料亮相

曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的一个研究小组已经开发出一种合成二维材料的新方法，这种材料被认为是不可能的，或者至少是目前技术无法获得的。

石墨烯是世界上第一个二维材料，随后打开了隔离其他二维材料的大门。

石墨烯和其他2-D材料通常具有被称为“大量类似物”的3-D对应物。例如，石墨烯是源自石墨的单层碳原子。

最近，人们越来越关注制造不具有分层本体类似物的合成2-D材料。研究人员已经开始研究没有3D对应物的二维材料。

传统上，2-D材料通过称为机械剥离的过程分离 - 对散装材料进行分离并使层彼此剥离，直到实现单层。

与这些层状晶体相反，那些没有层状结构的材料通过原子平面之间的共价键保持在一起，这不允许机械剥离。

正如Nano Letters发表的那样，通过使用化学转换，该大学的团队能够将现有的分层材料层转换为新的共价二维材料。例如，机械剥离的2-D硒化铟(InSe)被转化为原子级薄的氟化铟(InF3)，其具有非层状结构，因此不能通过氟化过程通过剥离获得。

实际上，所提出的二维材料的化学转化策略只不过是通过化学改性将现有二维材料的原子层缝合在一起。

获得的新的2-D氟化铟是半导体，在可见光和红外光谱范围内表现出高光学透明度，并且可能用作2-D玻璃。

国家石墨烯研究所和化学工程与分析科学系的Rahul Nair教授领导该团队说：“材料的化学改性已被证明是获得具有所需和常常不寻常特性的新材料的有力工具。还有进一步的工作为理解原子尺度的二维材料的化学转化，包括相对取向和各原子层之间的协同作用对其化学反应性的影响。我们相信我们的工作在材料科学方面取得了重大进展，是一个明确的里程碑在人工二维材料的开发中。“

领导实验的Vishnu Sreepal和本文的第一作者说：“我们的工作清楚地证明了创造人工二维共价材料的可能性。该过程是可控的，易于执行且非常有效。通过精确控制厚度在开始2-D层时，新的共价2-D材料的厚度可以用原子级精度控制。新的共价2-D材料也可以用可控制的掺杂掺杂剂“。

“我们还通过将大面积薄InSe薄膜化学转化为InF3薄膜来证明我们方法的可扩展性。”此外，该团队设想这种化学转化可以扩展到范德华异质结构，以获得人工杂共价固体。

通过以精确选择的序列(称为异质结构)分层原子，可以创建具有某些特征的设计师材料，这些材料不会自然发生并提供特定的质量。研究人员按照与堆叠乐高积木类似的过程，按照与其预期应用相关的顺序组装这些新材料。通过证明二维共价固体的可能性，研究人员现在在他们的操场上有更多的“legos”来创造具有定制特性的新材料。