科学家们首次实现二维材料微观结构变化的观察

左图----一种由材料暴露在环境中引起缺陷的MoS2的实验图像（通过扫描隧道显微镜STM获得），中间----STM图像的模拟结果，右图----层状原子的结构模型。图片来源：NUST MISIS

这是有史以来第一次详细描述了在长期环境影响下二维二硫化钼的结构变化，该研究由来自NUST MISIS、匈牙利科学院、Namur大学（比利时）和韩国标准与科学研究所的一个国际科学家团队完成。新的研究结果缩小了二硫化钼在微电子领域的应用范围，同时也为利用二维材料作为催化剂开辟了新的道路。该研究成果已发表在国际科学杂志Nature Chemistry上。

二硫化钼（MoS2）被认为是各种微电子设备如高频探测器、整流器和晶体管的潜力材料，因此世界各地的研究团队都在积极研究它的二维形态——MoS2纳米薄膜。然而，新的研究表明，当这种二维材料在空气中氧化严重时，它就变成了另一种形态。

任何使用MoS2的电子设备如果没有适当的保护，就会相对较快地停止工作。因而要在微电子学中使用MoS2，这些设备必须封装保存。

“有史以来第一次，我们成功地通过实验证明，在环境条件下，二硫化钼会一层一层的严重降解，氧化并转化为固体溶液MoS2-xOx。”研究小组组长、NUST MISIS无机纳米材料实验室的首席研究员Pavel Sorokin说：“二硒化钼可以作为没有缺陷和损失的二维半导体，这是另一种具有类似结构的材料。”

在实验中，利用超声波对二硫化钼晶体进行分层，在常温下和长时间（18个月以上）的环境条件下，对二硫化钼的二维层进行了维护，在此过程中，科学家观察了其表面结构的变化。

“由于使用了扫描显微镜，我们能够在长期接触环境条件的情况下，追踪二维二硫化物晶体的结构变化。我们发现以前被认为是稳定的物质实际上是自发氧化的，但同时，MoS2单分子的原始晶体结构保留了MoS2-xOx的固体溶液。我们的模拟提出一种解决固体机制的方案，并且与理论计算的结果是完全一致的。

Sorokin总结说：“这项研究的第二个关键发现是，二硫化钼的单层材料变成了固体溶液MoS2-xOx的二维晶体，它是机电过程的有效催化剂。”

原文来自phys，原文题目为Scientists show the vulnerability of a promising two-dimensional semiconductor to air, and discover new catalyst，由材料科技在线汇总整理。