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双面二维材料:硫,钼和硒的平面夹层
2018-01-19 16:20:50 | 【 【打印】【关闭】

  前言: Mterials的科学家替换所有原子的顶部三层物质,二维晶体与硫、钼和硒元素形成过渡金属硫族(元素)化合物。这种新材料具有独特的电子特性,可以使它成为一种合适的催化剂。   

 

  莱斯大学的科学家们已经在二维材料上做了一个有趣的新发明,就像三明治底部的小麦和顶部的黑麦那样美味。

  水稻实验室的材料科学家Jun Lou制造了一种有半导体特性的过渡金属硫族(元素)化合物(TMD),它开始作为一种单分子的钼二硒化物。然后,他们剥去了晶格表层,精确地用硫替代了一半的硒原子。

  研究人员说道,这种新材料叫做“Janus硫磺钼硒”(SMoSe),其结构是水晶结构,它可以承载一个内在的电场,同时也显示出来了氢的催化生成的前景。

  二维-半导体过渡金属硫族(元素)化合物的竞争对手石墨烯将成为下一代高速硅电子产品的潜在替代品。在厚度上只有一个分子大小,二维 -半导体过渡金属硫族(元素)材料具有更高的能源效率和比硅更大的电流密度。然而,在2010年由于他们的实验 “发现”,即二维-半导体过渡金属硫族(元素)材料的性能远远落后于理论预期,这主要是由于缺乏对纳米尺度上的二维-半导体过渡金属硫族(元素)属性的理解,特别是他们的兴奋性属性。激子是激发电子和孔穴的结合,使得半导体能在设备中正常发挥作用。

  本月这项工作将会在美国化学学会期刊《ACS Nano》上被详细阐述。

  这种双面材料在技术上是属于二维的,但是就像二硒化钼一样,它由三层在网格中叠在一起的原子排列组成的。从顶部看,它们看起来像六角形的圆环石墨烯,但从任何其他角度来看,网格更像是一个纳米级的攀登架。

  研究人员说,在大气压力下,典型的化学气相沉积炉要严格控制条件——在(800摄氏度(1872华氏度))条件下,使硫与只有硒原子的表层相互作用,并保持底部不变。如果温度超过850摄氏度,所有的硒原子都会被替换。

  与这篇论文的研究生贾帅的合著者、水稻博士后研究员张静说。“就像许多其他分子间的相互作用证明有能力扩散到层状物质中,气态硫分子在这些范德瓦尔斯晶体层之间的扩散,以及它们和底物之间的空间,这些都需要足够的驱动力,我们实验中的驱动力是由反应温度控制的。”

  研究人员说,经过仔细检查发现,硫的存在给这种物质带来了比钼二硒化物更大的能带缝隙。

  “这种双面结构长期以来在理论上早就被预测了,但在二维的研究界中却很少见到,”娄说。“二维过渡金属硫族(元素)化合物平面外的对称打破可能会导致很多应用,比如一个基底平面有二维催化剂,在二维的限制下,传感器和制动器具有强大的的压电性能。”

  他说,制备Janus材料的方法应该是具有类似结构的分层材料。娄继续说:“看看其他Janus构型的二维材料的性质,那将会非常有趣。”

  

  来源:: http://www.matinfo.com.cn/mat2005/shangcheng/dongtai_nr.asp?id=81949 

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