據物理學(xué)家組織網(wǎng)1月11日報道，美國研究人員首次合成出層狀2D結構的電子晶體，從而將這一新興材料帶入納米材料“陣營(yíng)”。研究人員表示，合成層狀電子晶體導電性能甚至優(yōu)于石墨烯，有望用于研制透明導體、電池電極、電子發(fā)射裝置以及化學(xué)催化劑等諸多領(lǐng)域。新研究發(fā)表在最新一期《美國化學(xué)會(huì )志》上。

    電子晶體屬于由正負離子組成的離子化合物，但其負電“離子”完全由電子取代，這些電子質(zhì)量很小且不會(huì )呆在某個(gè)固定位置，而是到處游離，偶爾與其他電子交換位置，行為表現更像電子氣體。這種特性賦予電子晶體高度電子移動(dòng)和快速導電等性能。但科學(xué)家們通過(guò)理論推測認為，2D電子晶體容易與空氣和水發(fā)生化學(xué)反應，只能在真空中才能穩定存在并保持其強導電性，因此很難在實(shí)驗室合成。

    在新研究中，北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校應用物理和化學(xué)副教授斯科特?沃倫帶領(lǐng)團隊，用氮化二鈣分子合成出只有幾個(gè)納米薄的2D單層電子晶體，還利用液體剝離技術(shù)設法讓大量納米單層電子晶體懸浮在溶液中，其中一種溶劑甚至能讓氮化二鈣納米單層穩定懸浮一個(gè)月之久仍能維持很好的電學(xué)特性?！拔覀兛朔穗娮泳w從多層結構過(guò)渡到單層結構的技術(shù)難點(diǎn)，證明在合適的化學(xué)環(huán)境下，2D電子晶體能長(cháng)時(shí)間保持結構和性能穩定?！蔽謧惤忉屨f(shuō)。

    沃倫團隊還通過(guò)實(shí)驗證明，新2D納米單層電子晶體具有與金屬鋁相當的導電性；透明度也很高，10納米厚氮化二鈣薄膜的透光率達到97%；其表面結也達到現有電子晶體中最高值。研究人員表示，這些特性將導致新材料在諸多領(lǐng)域的應用，比如開(kāi)發(fā)高透明性導電薄膜；沃倫還在與本田公司合作，用這類(lèi)新材料研制高級電池。

    沃倫表示，他們會(huì )繼續開(kāi)發(fā)電子晶體的應用潛力，并解決實(shí)用過(guò)程中的各種挑戰，比如尋找合適涂層，讓電子晶體在空氣中也能保持穩定。

總編輯圈點(diǎn)

    電子晶體自帶特殊“光環(huán)”，如果能制備出二維片層材料，將具有金屬特性和光響應性等諸多特點(diǎn)。2013年，日本科學(xué)家就預測氮化二鈣二維材料即將問(wèn)世，不過(guò)一直沒(méi)能合成出來(lái)?，F今，這種帶著(zhù)極高的透光率和極低的電阻的材料終于出現，其既是物理學(xué)領(lǐng)域的卓越成就，也彰顯出了化學(xué)的力量。