探索剥离法获得二维新型材料的挑战

[据物理学组织网站2018年10月16日报道]自从曼彻斯特大学的研究人员用胶带分离（剥离）出单层碳原子（石墨烯）以来，科学家们一直在研究二维材料的创造和应用，以推进新技术的发展。科学家们已经将许多不同种类的二维材料理论化，但是想要从一个分层的三维材料中剥离出单层材料，这通常将会是一个巨大的挑战。

物理学副教授Salvador Barraza-Lope和他的研究小组正在研究一种名为IV族单硫族化合物的二维材料，其中包括硒化锡、硫化锗、锡(II)硫化物、碲化锡等。

在三维形态中，这些材料具有许多有用的特性。例如，它们目前被应用于太阳能电池。一些IV族单硫族化合物在剥离到二维极限时显现出铁电体的特性，这意味着它们含有一对正负电荷，从而产生宏观偶极矩。

虽然这些二维材料中有一些已经被研制出，但还没有人成功地从一组IV族单硫族化合物中剥离出稳定的二维层。Barraza-Lopez最近发表在 Journal ACS Central Science上的一篇名为《纳秒级水分解二维IV族单硫族化合物》的手稿中解释了出现这一现象的可能原因。

Barraza-Lopez说，即使在最严格的实验条件下，在这些材料周围也能找到水分子。就像这些材料一样，水也带有电偶极子。Barraza-Lopez解释说，偶极子之间的相互作用可以在普遍的环境下观察到：“在干燥的头发上摩擦过的梳子可以把小纸片拉起来，这可以解释为梳子上产生的非均匀电场加速了纸片周围的宏观电偶极子的作用”。

Barraza-Lopez实验室的前博士后研究员Taneshwor Kaloni进行了计算，模拟了这些材料的单层分子在室温和环境压力下与水分子的相互作用。研究小组证明当水分子接近这些物质时，它们会被吸引。这种吸引力产生了巨大的动能堆积，导致水分子分裂，这种化学反应使得二维材料极不稳定Barraza-Lopez讲当他得知这个过程产生了足够的能量来分裂水分子时，他感到十分惊讶，因为达到这样的动能需要超过70,000摄氏度。

在某种程度上，剥离这些材料的难度可能会导致氢制二维材料这项新技术的诞生，尽管要实现这一目标还需要更多的研究。（工业和信息化部电子第一研究所 李茜楠）

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