导读 对具有所需电特性的材料行为的探索性研究导致发现了二维 (2D) 材料的结构相。新的材料家族是电子，其中电子占据通常为原子或离子保留的空

对具有所需电特性的材料行为的探索性研究导致发现了二维 (2D) 材料的结构相。新的材料家族是电子，其中电子占据通常为原子或离子保留的空间，而不是围绕原子或离子的核运行。这种稳定、低能量、可调的材料可能在纳米技术中具有潜在的应用。

由横滨国立大学物理系副教授 Hannes Raebiger 领导的国际研究团队于 6 月 10 日发表了他们的研究结果，作为先进功能材料的前沿。

最初，该团队着手更好地了解称为 Sc 2 CO 2的二维系统的基本特性。该系统包含两个金属钪原子、一个碳原子和两个氧原子，属于统称为 MXenes 的化合物家族。它们通常由一个原子厚的碳或氮层组成，夹在金属层之间，点缀着氧或氟原子。

研究人员对 MXene Sc 2 CO 2尤其感兴趣，因为预测当该系统构造成六边形相时，该系统将具有所需的电气特性。

“尽管对 Sc 2 CO 2的六边形相做出了这些令人着迷的预测，但我们还没有意识到它的成功制造，”横滨国立大学物理系的第一作者兼研究员 Soungmin Bae 说。“通过分析其基本特性，我们发现了一个全新的结构相。”

新的结构相产生了新的电子材料。原子薄的二维结构相被描述为形成中心碳平面的平铺形状。先前预测的形状是六边形，每个顶点都有一个碳原子，中间有一个。新材料具有菱形形状，顶点有电子，中间有一个碳三聚体——连续三个碳原子。

“碳是我们星球上最常见的材料之一，对生物来说非常重要，但它几乎没有被发现为三聚体，”雷比格说。“通常发现碳三聚体的最近地方是星际空间。”

整体形状不如前面描述的六边形结构对称，但它相对于中心平面更对称。Raebiger 表示，由于新的电子族的出现，这种结构提供了独特的特性。

“电子包含电子作为结构单元，通常是非常好的电导体，”雷比格说。“目前的电子族是绝缘体，虽然大多数绝缘体可以通过添加或去除电子来导电，但这些材料只会变得更加绝缘。”

MXenes 作为一种材料特别有吸引力，因为它们可以用其他金属元素重新配置，以提供丰富的特性，包括可调电导率、各种形式的磁性和/或作为催化剂加速化学反应。最重要的是，它们是只有几个原子厚的超薄薄片，即二维材料。新发现的电子化合物在原子和离子之间的晶格空隙中具有电子，可以很容易地将电子发射到周围空间，例如大粒子加速器的电子源，也可以借用来催化特定所需的化学反应。

“我们做出这一发现是因为我们想了解这些材料如何更好地工作，”Bae 说。“如果遇到不明白的事情，请深入挖掘。”