二维材料发家史!自年石墨烯获得诺贝尔物理学奖以来,科学家和产业界对石墨烯就开始狂热的追逐。和体相石墨的不同之处在于:石墨烯仅有一个碳原子层厚度,并表现出超优异的力学、电学等性能。在追逐石墨烯的同时,一大批石墨烯之外的二维材料也被相继开发出来,从元素周期表来看,这些元素主要包括:过渡金属、碳族元素、硫族元素以及其他。这些超薄的二维材料和石墨烯一样,具有和体相材料截然不同的新性能图各种二维材料及其结构那么,什么是二维材料?关于二维材料,目前并没有绝对明确的定义,但是有三个方面,是得到科学家广泛认同的:)结构有序;)在二维平面生长;)在第三维度超薄。图二维材料那么问题就来了:)多薄才算超薄?按照石墨烯的定义,石墨烯是单原子层。而实际上单原子层在某些应用上的性能并不是最好的,有时候层或者层左右的多层石墨烯具有最佳性能。因此,大多数科学家对二维材料的厚度并没有严格规定,更重要的还是以和体相材料的性能区别来定义。)是否需要是独立的材料?目前发现的二维材料家族中,有一些是,还有一些仅仅停留在基底表面,这些也被称作二维材料。但是,没有从基底表面剥离下来的二维材料是难以进一步应用的,因此,如何将二维材料从基底表面剥离是一个重要的议题。总之,二维材料并不是从数学上来定义,而是从物理和化学的角度来定义。也就是说,以性能定义。图二维材料结构(从上至下:石墨烯,,,)二维材料究竟有什么特色?单层二维材料的表面原子几乎完全裸露,相比于体相材料,原子利用率大大提高。通过厚度控制和元素掺杂,就可以更加容易地调控能带结构和电学特性,譬如硅烯和磷烯。二维材料可以是导体、半导体,也可以是绝缘体;可以是化学惰性,也可以随时进行表面化学修饰。概括起来,主要有以下个优势:)更利于化学修饰,可以调控催化和电学性能。)更利于电子传递,有利于电子器件性能的提升。)柔性和透明度高,在可穿戴智能器件、柔性储能器件等领域前景诱人。石墨烯之外的二维材料五大家族说:“一个岁的科学家在实验室玩新玩具和—个岁小孩在家里玩新玩具的乐趣没什么不一样,二维材料就是我的新玩具!”在石墨稀之外,贪玩的科学家发展了五年,的研究团队利用材料发大体系的二维材料,分别是:、、、(过渡金属二硫族化物以及(氮化物)图二维材料的五大家族超薄碳化物或氮化物二维材料六年前来自的和在寻找高性能锂离子电池负极材料时,意外发现一种高导电性能的氮化物和碳化物,称...