科技日報記者 吳長鋒
記者從中國科學技術大學獲悉，該校化學與材料科學學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，二維材料由于獨特的電子結構和豐富的物理化學性能引起人們大量關注。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，吳長征教授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。
（中國科大供圖）
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