莱斯大学的材料科学家们用硫、钼和硒取代一个三层二维晶体上的所有原子，制造出一种过渡金属二卤族化合物。图片来源:张静/赖斯大学
莱斯大学的科学家们在二维材料上做出了一种美味的新花样，就像三明治一样，下面是小麦，上面是黑麦。
莱斯大学材料科学家娄俊的实验室已经制造了一种半导体过渡金属二卤族化物(TMD)，它以单分子层的二硒化钼开始。然后他们剥去晶格的顶层，用硫精确地替换了一半的硒原子。
他们称之为Janus硫钼硒(SMoSe)的新材料具有晶体结构，研究人员说，它可以承载一个固有电场，这也显示了催化生产氢气的前景。
这项研究的详细内容发表在本月的《美国化学学会杂志》上ACS纳米．
双面材料在技术上是二维的，但类似于钼百合烯化物，它由布置在网格中的三个堆叠的原子层组成。从顶部，它们看起来像六边形环A La Graphene，但从任何其他角度来看，网格更像是纳米级丛林健身房。
研究人员说，严格控制一个典型的化学气相沉积炉的条件——在大气压力下达到800摄氏度(1872华氏度)——允许硫只与硒原子的顶层相互作用，而不影响底部。如果温度漂移到850℃以上，所有的硒就会被替换。
“就像许多其他分子的夹层,可以扩散到层状材料,扩散层之间的气态硫分子范德华晶体,以及它们之间的空间和基板,需要足够的动力,“大米博士后研究员Jing说张与研究生贾帅共同主要作者。“而我们实验中的驱动力是由反应温度控制的。”
研究人员说，仔细检查发现，硫的存在使这种材料比二硒化钼有更大的带隙。
“这种类型的两面结构长期以来一直预测，但在二维研究界非常非常实现，”娄说。“在2-D TMDS外平面方向上的对称性的断裂可能导致许多应用，例如基面有源2-D催化剂，在二维限制下的稳健压电的传感器和致动器。“
他说，Janus材料的准备应该是具有相似结构的层叠材料。“看看其他二维材料的Janus配置的属性非常有趣，”娄说。
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