中國科技大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的吳長征帶領(lǐng)的研究團隊成功實現(xiàn)非范德華力層狀材料精準(zhǔn)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(xiàn)出較之塊材提升三個數(shù)量級的室溫超離子導(dǎo)電行為。相關(guān)成果于日前在線發(fā)表在《自然•化學(xué)》雜志上。

近年來，層狀材料在獲取二維結(jié)構(gòu)方面引起了人們極大的興趣。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(jié)構(gòu)的單層二維材料，推進了其在降維后量子限域效應(yīng)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(xué)鍵作用極大地阻礙了原子級厚度二維結(jié)構(gòu)的制備。盡管通過選擇性刻蝕化學(xué)活性層，人為構(gòu)建范德華力間隙，能夠?qū)崿F(xiàn)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(jié)構(gòu)與塊材產(chǎn)生巨大差異。當(dāng)前，如何實現(xiàn)具有塊材組分和結(jié)構(gòu)的二維非范德華力層狀材料仍存在巨大挑戰(zhàn)。

為此，研究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(xué)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(jié)構(gòu)的二維結(jié)構(gòu)，為二維材料家族添加全新成員。不僅如此，團隊發(fā)現(xiàn)該二維材料A納米片的離子導(dǎo)電性隨著厚度降低而大幅提高，并在單層展現(xiàn)出室溫超離子導(dǎo)電行為，較之塊材提升了三個數(shù)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(dǎo)電相穩(wěn)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。

作者背景介紹：吳長征，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者(2019)，英國皇家化學(xué)會會士(RSC Fellow) (2017)，入選中組部“萬人計劃”青年拔尖人才(2015)。研究方向：1. 調(diào)制納米尺度材料電學(xué)行為和自旋屬性，并研究本征物性與催化過程和能源存儲和轉(zhuǎn)換等應(yīng)用之間的關(guān)聯(lián)規(guī)律；2. 研究新奇納米尺度器件，特別是光磁熱敏感的機敏材料體系及器件；3. 研究高效環(huán)境友好納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用于能源存儲體系；4. 發(fā)展高效催化材料應(yīng)用于可持續(xù)能源研究，包括燃料電池反應(yīng)，水分解，CO2轉(zhuǎn)化等。

該研究論文題為"Stoichiometric two-dimensional non-van der Waals AgCrS2 with superionic behaviour at room temperature"，已發(fā)表在《自然•化學(xué)》期刊上。

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參考資料：https://doi.org/10.1038/s41557-021-00800-4

標(biāo)簽： 中國 中國科 科技 大學(xué)