类石墨烯二维材料及光电器件应用研究进展

二维层状材料是具有单原子层或几个原子层厚度的平面材料,有着特殊的物理化学性能,在光电功能器件、吸附与分离、催化等领域具有重要应用前景,是目前国际研究的前沿和热点领域之一。其中,石墨烯是最先受到人们重视的二维材料,随即以过渡金属硫化物为主的类石墨烯二维光电功能材料也被广泛研究。近年来黑磷的发现也极大促进了二维光电材料的研究和发展。二维光电材料中石墨烯及类石墨烯硫化物的研究及其光电功能器件应用现状进行简单综述,并对其应用趋势进行展望,为光电材料研究领域的研究提供参考。     

宁波材料所合成新颖二维MXenes材料获得重要突破

正二维材料因其高比表面积,独特的电子结构及物理化学性质而引起人们的广泛关注。作为研究最为广泛的二维材料,石墨烯因其超高的力学强度、优异的电导率及热导率,在电化学储能、透明电极材料、纳米复合材料等领域展现出广泛的应用前景,但本征的零带隙及单一的化学组成限制了其在场效应晶体管等领域的应用。二维层状过渡金属碳化物纳米     

三元层状材料结构调控及性能研究进展

MAX/MAB相是一类非范德华三元层状材料,具有丰富的元素组成和晶体结构,兼具陶瓷和金属的物理性质,在高温、强腐蚀、辐照等极端环境中极具应用潜力。近年来,由MAX/MAB相衍生的二维(2D)材料(MXene和MBene)在材料物理与材料化学领域引起了广泛兴趣,已经成为继石墨烯和过渡金属硫族化合物之后最受关注的二维范德华材料。MAX/MAB相材料结构调控不仅对这类非范德华层状材料本征性能产生重要影响,而且对其衍生的二维范德华材料结构功能特性研究也具有重要价值。本文归纳和总结了MAX/MAB相层状材料在结构调控、理论计算和应用基础研究等方向的最新科研进展,并展望了该类层状材料未来发展方向。     

国家纳米科学中心在石墨烯原子级层间剪切作用研究方面取得重要进展

正近日,国家纳米科学中心纳米系统与多级次制造重点实验室张忠研究员、刘璐琪研究员和清华大学徐志平教授合作,设计和发展了微纳鼓泡力学实验技术,精确表征了双层石墨烯层间的范德华剪切作用。二维材料表现出多种优异和新奇的特性,得到了广泛关注和研究。实际上,由于制备技术的限制或者功能设计的需要,目前在应用中单原子层的二维材料往往堆叠成多层结构,多层石墨烯/聚合物复合材料,多级次层状结构二维材料     

类石墨烯结构二维氮化硼材料:结构特性、合成方法、性能及应用

石墨烯的发现和成功制备引起了人们对二维材料的研究热潮。六方氮化硼(h-BN)薄膜作为类石墨烯结构的二维层状材料,也是当前的研究热点。介绍了h-BN及其相应的低维纳米结构,并概述了近期对二维BN纳米材料的形貌、合成、性能和应用的研究进展。目前对一维和二维纳米材料的研究表明,BN纳米材料具有诸多优异性能,包括高温稳定性、低介电常数、高力学性能、高热导率、高硬度和高耐腐蚀性,BN纳米材料系统已成为最具前景的非碳纳米系统,在不远的将来将有广泛的应用。     

硼烯晶体:至坚、至柔、至韧

<正>自石墨烯问世以来,单原子层的二维材料迅速掀起了巨大的研究热潮。由于维度的降低,二维材料拥有惊人的力学性质。例如,石墨烯是迄今报道最强的材料,理想情况下杨氏模量可达到1 TPa,比强度几乎是高强钢的100倍。这使得二维材料被广泛考虑用作先进复合材料的增强剂。同时,二维材料因原子级厚度而具有优异的柔性,很容易发生弯曲、褶皱、折叠等变形。结构的超柔性,加上丰富的功能性,也     

单层原子厚度的黑磷单晶横空出世引发世人广泛关注

<正>单层原子厚的石墨烯横空出世,标志着二维晶体作为一类可能影响未来电子技术发展的材料引发了世人的广泛关注。然而,二维石墨烯也拥有自己致命的缺陷——其电子结构中不具备能隙,大大限制了其使用范围。科学家们开始探索其他二维材料,与石墨烯一样拥有薄片状结构且能剥出单原子层厚度薄片的黑磷进入了他们的研究视线。经过一系列研究,科学家们认为,黑     

石墨烯基二维材料改性防腐涂料研究进展

石墨烯是由碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构，是碳纳米管、石墨等其他碳材料的基本单元。石墨烯具有优异的力学、热学和电学性能，有望在电子、传感、能源、航天、防腐等多个领域得到应用。由于石墨烯具有二维层状结构和大的比表面积，同时具备对水、氧和氯离子等的阻隔特性，因此在防腐涂料领域具有广阔的应用前景，逐渐成为防腐涂料研究的热点。综述了近年来国内外石墨烯基二维材料改性防腐涂料的研究现状，并对今后石墨烯基二维材料改性防腐涂料的研究方向进行了展望。     

二硫化钼二维材料的研究与应用进展

正长久以来,人们一直认为二维晶体不可能单独稳定存在。然而,2004年英国曼彻斯特大学物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov用实验证实,以石墨这种层状材料为原料,通过简单的物理剥离方法便能得到碳的单原子薄片——石墨烯,从而开启了材料科学革命的新篇章[1],他们也因此获得了2010年的诺贝尔物理学奖。自此,以石墨烯为代表的二维层状材料的相关研究获得了迅猛的发     

超级电容器中的二维材料

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选。文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测。     

超级电容器中的二维材料

以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选.文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳/氮化物、层状过渡金属氧化物/氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究,尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等,并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测.     

封面图片说明

正石墨烯作为近十几年来的明星材料,受到研究人员的广泛关注.与此同时,类石墨烯二维材料的研究也在快速发展中石墨烯基二维垂直异质结是将石墨烯和其他类石墨烯二维材料通过层层堆积而形成的异质结构.目前,石墨烯基二维垂直异质结的制备方法王要局限于实验室水平,真正可用于工业生产的大规模制备方法还亟待开发此外,由于石墨烯和二维半导体材料具有独特的二     

新型二维层状纳米材料的抗菌研究进展

近年来,抗生素耐药菌在全球范围内得到迅速而广泛地传播,新型抗菌药物的开发刻不容缓。随着生物纳米技术的发展,二维层状纳米材料有望成为处理耐药菌的替代选择。本文综述了石墨烯及其衍生物(GMs)、过渡金属硫化物(TMDs)、层状双氢氧化物(LDHs)及MXenes二维层状纳米材料的结构特征及其抗菌应用的最新报道,讨论了材料的抗菌机制,例如物理/机械损伤、脂质提取、氧化应激和光热/光动力效应等。最后,本文针对二维层状纳米材料的抗菌应用前景进行了展望:(1)材料特有的空间结构及优异的生物相容性决定了其可以作为抗菌药物的理想载体;(2)优异的光动力和光热杀菌效应使它具有治疗局部皮肤感染的强大潜力;(3)拥有光催化抗菌特性的2D材料可制成抗菌涂层,实现简易的原位消毒,有望应用于无菌医疗设备中。     

六方氮化硼的剥离及其在导热复合材料中的应用

六方氮化硼(h-BN)是一种石墨烯类二维材料,具有很高的导热性。当将其剥离成二维氮化硼纳米片(BNNSs)时,因其层状材料特殊的电子性能和高比表面积,使其制备技术受到很多研究人员的关注,其剥离方法以机械球磨和液相超声为主。综述了氮化硼二维纳米材料的几种剥离方法、原理及其优缺点,将在塑料导热材料中呈现较好的应用前景。     

深圳先进院等制备出离子增强型高效黑磷晶体管

正近日,中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋研究员团队与深圳大学教授张晗、武汉大学教授廖蕾团队合作,在二维黑磷领域取得新进展,通过金属离子修饰的方法制备出高稳定性高性能黑磷晶体管。相关成果发表于材料学领域刊物《先进材料》上。论文第一作者是博士郭志男,第一单位是中科院深圳先进院。近年来,与石墨烯一样拥有二维层状结构的黑磷展现出卓越的电学和光学特性,被视为新的超级材料,其在晶体管、     

重大进展!科学家首次“看到”石墨烯中电子的运动!

<正>石墨烯,由于其单原子层结构,电子可以几乎无阻碍的在其原子表面运动,但是人们对电子具体的运动方式一直不是很了解。近日,澳大利亚墨尔本大学的研究人员首次以图像形式揭示了电子在二维石墨烯材料中移动的方式,这对于研发下一代电子产品意义重大。澳大利亚墨尔本大学的研究人员在全球范围内首次以图像形式揭示了电子在二维石墨烯材料中移动的方式,这对于研发下一代电子产     

半导体所在各向异性二维材料物性研究方面取得系列进展

正二维层状晶体材料,比如石墨烯和和二硫化钼(MoS_2)等,具有优良的电学性能和光学性能,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件,晶体管和光电器件。近几年来,平面内各向异性的二维晶体材料,如黑磷(BP),二硫化铼(ReS_2)和二硒化铼(ReSe_2)等,由于其具备的独特性质和在纳米器件方面的应用价值而受到人们的极大关注。与各向     

石墨烯“表亲”锡烯或已“呱呱落地”

<正>二维材料家族再迎"小鲜肉"一枚。美国科学家近日表示,他们研制出了石墨烯的表亲——锡原子组成的二维网状物"锡烯"(Stanene)。理论预测称,这种材料或能100%。电,研究人员希望尽快证实其优异的电学属性。不过也有人指出,还需要实验进一步证实新材料确为锡烯。2004年石墨烯的横空出世,引发了科学家们对二维材料的广泛兴趣,迄今他们研制出了多种二维材料,包括硅烯、锗烯等,这些材料大都拥有优异的导电性,但从理论上来说,锡烯更胜一筹。     

基于二维仿生离子通道的软物质压电体(英文)

本文重点介绍了二维层状材料中软物质压电行为的研究.生物电体系中,细胞膜上层级排列的离子通道和离子泵形成集成化的纳米尺度的离子导体,它们成为生命体系能量转换的关键结构基础.近年来,科学家们利用人工制备的基于石墨烯的二维层状材料构筑了二维纳米流体网络,来模拟生物起电细胞的结构和功能,实现了可控的物质输运和高效的能量转换.与传统的一维纳米通道不同,二维纳米通道中的物质输运仅在垂直于通道壁的方向上形成纳米受限.这种结构一个最直接的好处是能够在不牺牲通道壁的表面调控作用的前提下,大大降低了通道对流体输运的阻碍,提升了通道的集成密度.另外,现有的纳米孔道制备技术严重地依赖昂贵的科学仪器和复杂的材料处理步骤,因而使得纳米孔道技术在经济性能上离实用化的要求还有很大一段距离.本文中介绍的利用二维层状材料构筑纳米流体通道的方法,可以通过控制自组装过程中的参数控制,达到对通道结构的控制.这一合成策略大大推动了单一纳米尺度的器件研究向大规模、低成本的纳米制造技术的迈进,并且激发了其在超滤、能量存储与转换、环境和传感等方面的应用.二维层状材料中的软物质压电行为的驱动力,可以被拓展到机械压力、化学梯度、温差、光辐射等更为广义的范畴.     

石墨烯基二维垂直异质结的制备及光电子器件

石墨烯和类石墨烯二维半导体材料因其独特的物理化学性质受到研究人员的广泛关注,将二者结合组成的石墨烯基二维垂直异质结近年来备受研究者的青睐.本文简要介绍了石墨烯基二维垂直异质结的基本概念和性质,综述了石墨烯基二维垂直异质结制备技术的最新进展情况,对比分析了不同制备方法各自的优缺点,总结了石墨烯基二维垂直异质结在光电子学器件应用的最新进展.最后对石墨烯基二维垂直异质结的研究和发展方向做了展望.