曼彻斯特大学：探索剥离法获得二维新型材料

该图显示水分子遇到2D材料时发生分裂
图片来源：阿肯色大学

自曼彻斯特大学的研究人员用一块胶带剥落单层碳（石墨烯）以来，科学家们一直在研究二维材料的制备与应用，以便用新的方式推进技术发展。 科学家已经对许多不同类型的二维材料有了研究理论，但是从三维材料中剥离出一层来制备二维材料仍然是一项挑战。

Salvador Barraza-Lopez是物理学副教授，他和他的研究小组正在研究IV族化合物的二维材料，如锡硒化物，硫化锗，硫化锡（II），碲化锡和硒化锡等。

IV族的三维化合物材料具有许多有用的性能。 例如，可用于太阳能电池中。 一些IV族化合物剥离成2-D材料时具有铁电的，这表明它们包含了成对的正电荷和负电荷，产生宏观偶极矩。

虽然已经有人制备出了这些二维材料中，但是没有人成功地从IV族化合物中剥离出稳定的二维层。 Barraza-Lopez最近发表的一篇题为“水在纳秒内分裂降低了IV族二维化合物生成率”的文章解释了其原因。

Barraza-Lopez说，即使在最严格的实验条件下，也可以在这些材料附近找到水分子，水分子就像这些材料一样，也带有电偶极子。Barraza Lopez解释说偶极子的相互作用可以在普通环境中观察到：“如用梳子摩擦干头发，然后梳子可以吸引小纸片，这种拉力可以解释为梳子的不均匀电场影响了纸的偶极子”。

Taneshwor Kaloni是Barraza-Lopez实验室的前博士后人员，他进行了计算机模拟，模拟单层材料在室温和环境压力下与水分子相互作用。最终证明，当水分子靠近这些材料时，就会被材料吸引，这种吸引力产生巨大的动能，导致水分子的分裂，就是这种化学反应使二维材料不稳定。 Barraza-Lopez解释说：“他没想到这个过程会产生足够的能量来分裂水分子，因为分裂水分子所需的动能超过70,000摄氏度。

在某种程度上，剥离这些材料的研究可能促成在二维材料生产氢的新技术产生，但是实现这样的目标还需要做更多研究。