美國萊斯大學(xué)材料科學(xué)家Jun Lou領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在測(cè)試二維半導(dǎo)體材料二硒化鉬（MoSe2）的抗拉強(qiáng)度時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使是小如一個(gè)原子空位的缺陷，在拉力下都會(huì)引發(fā)災(zāi)難性的破裂。

    這一發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致企業(yè)在應(yīng)用二維材料之前，更為謹(jǐn)慎地測(cè)試二維材料的性能。Jun Lou介紹道：“研究表明不是所有的二維晶體都具有高強(qiáng)度，我們目前研究的二維材料如二硒化鉬遠(yuǎn)不如石墨烯堅(jiān)強(qiáng)。我們認(rèn)為這是二硒化鉬的固有缺陷導(dǎo)致的，缺陷可能小至一個(gè)原子空位，非常難以檢測(cè)。即使是很多空位締合起來，也很難發(fā)現(xiàn)。也許有可能用透射電子顯微鏡看到，但是那樣太耗費(fèi)人力物力。”

    二硒化鉬是過渡族金屬二硫化物中極具代表性的物質(zhì)之一，是一種二維的半導(dǎo)體材料，像石墨烯一樣屬于六方晶系，具有類似于三明治的片層狀結(jié)構(gòu)，硫族元素——硒原子夾在兩層金屬原子之間。二硒化鉬被認(rèn)為在晶體管、下一代太陽能電池、光電探測(cè)器、催化劑以及電子和光學(xué)設(shè)備等領(lǐng)域具有極大潛力。

    Jun Lou和他的同事測(cè)量了二硒化鉬的彈性模量，測(cè)試結(jié)果為177.2（±9.3）GPa。石墨烯的彈性模量是二硒化鉬的五倍以上。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這種大幅度的變動(dòng)是因?yàn)槎f本身存在3.6-77.5納米的缺陷。二硒化鉬的斷裂強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果為4.8（±2.9）GPa。石墨烯的斷裂強(qiáng)度是它的25倍左右。

    該項(xiàng)目的一部分由萊斯大學(xué)博士后研究員Yingchao Yang負(fù)責(zé)，需要將二硒化鉬從化學(xué)氣相沉積爐的反應(yīng)室中取出然后轉(zhuǎn)移到顯微鏡下，并且不能再引入缺陷。Yingchao Yang用干法轉(zhuǎn)移代替?zhèn)鹘y(tǒng)的易損壞試樣的酸洗過程解決了這個(gè)問題。在對(duì)二硒化鉬樣本進(jìn)行測(cè)試時(shí)，Yingchao Yang將矩形的二硒化鉬試樣放在Jun Lou團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的一個(gè)非常敏感的電子顯微鏡平臺(tái)上。范德華力會(huì)使二硒化鉬樣本吸附在彈性懸臂上，測(cè)出抗拉強(qiáng)度。Jun Lou團(tuán)隊(duì)試圖測(cè)出二硒化鉬材料的斷裂韌性，就像早期研究石墨烯時(shí)做的那樣。但是他們發(fā)現(xiàn)二硒化鉬材料本身帶有的缺陷會(huì)導(dǎo)致材料在達(dá)到抗拉強(qiáng)度之前就像玻璃一樣迅速破裂。

    Jun Lou表示：“這項(xiàng)工作的的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)就是二維材料的先天脆性。很多人認(rèn)為二維材料有很大的使用潛力，因?yàn)槎S材料特別薄。而且二維材料是半導(dǎo)體并且理論上有很高的彈性強(qiáng)度，尤其適合制作柔性電子材料。經(jīng)過我們的計(jì)算，二硒化鉬的延伸率可達(dá)到10%。但是實(shí)際上，由于材料固有的缺陷，并不能達(dá)到10%。到目前為止我們測(cè)試的樣品大多數(shù)在延伸率為2% - 3%時(shí)就發(fā)生斷裂。除非我們能夠找到杜絕二維材料缺陷的方法，否則很難讓二維材料達(dá)到理論的強(qiáng)度。”