本征量子片规模制备研究取得进展

2025年04月27日 阅读量:159

元素百科量子片作为二维材料系统和量子系统不断发展和交叉的产物,近年来引起了广泛的关注。由于其水平尺寸一般小于20纳米,量子片不仅具有二维材料的特性,而且具有量子限制和突出的边缘效应。

过渡金属二硫化合物(TMDs)它是一种性能非凡、潜力巨大的二维材料。二硫化钼(MOS2)和二硫化钨(WS2)作为最具代表性的TMDS,已被广泛研究。量子片的制备分为自下而上和自上而下两种方式。自下而上制备方法往往需要恶劣的反应条件和复杂的后处理,从自上而下制备方法获得的量子片通常产量很低。此外,这两种制备方法都面临着如何避免缺陷,从而获得量子片的挑战。

国家纳米科学中心张勇研究小组与刘新峰研究小组和北京大学高鹏研究小组合作,发明了一种新技术,可以大规模制备MOS2和WS2量子片。通过盐辅助球磨、超声辅助溶剂剥离等措施,采取25.5wt%和20.1wt%本征MOS2和WS2量子片分别制备了无缺陷的极高产率。在收集量子片粉末后,量子片在各种溶剂中的高浓度进一步实现(20mg/mL)分散。在PMMA薄膜中负载0.1wt%这种量子片可以大大提高其光学性能,比负载纳米片的薄膜高出近一个数量级。该制备技术具有很好的普遍性,为二维量子片的大规模生产探索提供了思路。

相关研究成果为High-yield production of MoS2 and WS2 quantum sheets from their bulk materials发表在Nano 在Letters上,制备方法已申请中国发明专利。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院百人计划、国家纳米中心启动基金等的资助。

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