黑磷、二硫化鉬等可能不如石墨烯那樣大名鼎鼎，但它們和石墨烯其實同屬一門，都是科研領域的研究熱點——二維材料，二維材料因其獨特的性質(zhì)，尤其是電性能，受到了廣泛的關注。

    布里斯托大學UCL-led項目的研究結果表明，二維（2D）納米材料可通過在液體中溶解層狀材料的方法來制備。這種液體可以用于低成本二維納米材料的量產(chǎn)，使二維材料有望在未來得到大范圍應用。

    盡管二維納米材料（石墨烯等）具有卓越的物理性能以及革新技術的潛力，但因其規(guī)模量產(chǎn)的技術尚不成熟，因此將其應用于實際還是有諸多限制和挑戰(zhàn)。

    發(fā)表于Nature Chemistry的這一新工藝可進行許多單層二維材料的量產(chǎn)。研究人員將這一技術用于不同的二維材料，例如有關半導體和熱電的，以此制造出可用于太陽能電池或轉變廢熱為電的二維材料。

    UCL的物理學和天文學博士兼研究主任Chris Howard說：“二維納米材料具有優(yōu)異的性能和獨特的尺寸，這意味著它們可用于各種器件，從電腦顯示器到智能紡布等都可以使用二維納米材料。”

    “許多制造和應用二維納米材料的技術是難以實現(xiàn)量產(chǎn)或會損壞材料的，但我們已經(jīng)成功地解決了這些問題。這一新工藝有助于幫助我們更深刻地體會到二維納米材料的潛力。”

    在這項由皇家工程與工程和物理科學學院資助的研究項目中，科學家們將帶正電鋰離子和鉀離子插入不同材料的層間，包括Bi2Te3、MoS2和TiS2等，以此給予每一層負電荷，從而創(chuàng)建出所謂的“層狀材料鹽”。這些層狀材料鹽，無序化學反應或攪拌即可溶于選定的溶劑中。

    科學家們用原子力顯微鏡分析了溶液成分，用透射電子顯微鏡觀察了二維納米材料的結構和厚度。他們發(fā)現(xiàn)，層狀材料在溶液中溶解成孤立、細小、無損、清潔的小片層。

    來自UCL、布里斯托大學、劍橋石墨烯中心和蘇黎世聯(lián)邦理工大學的研究團隊已經(jīng)能夠證明，即使是包含百萬原子的二維納米片也是形成穩(wěn)定溶液而非懸浮液。這些二維材料的突破性分析是由Oliver Payton博士和Loren Picco博士等共同完成的。利用高速原子力顯微鏡可測量層厚以及二維片狀區(qū)域的分布。

    這些測試對于新工藝的優(yōu)化是至關重要的，并且可提供保證量產(chǎn)質(zhì)量的最佳路線。Oliver Payton博士說：“我們使用的是世界上最快的三維超分辨率顯微鏡，這使我們能同時測量成千上萬的二維納米薄片，而這在傳統(tǒng)的掃描探針顯微鏡上是難以實現(xiàn)的。”

    “我們的測量手段比其他同類的技術更為準確，這使得我們團隊可以將這一新的生產(chǎn)工藝做到至善至美。”

    第一作者Patrick Cullen博士（UCL化學工程）說：“當我們向鹽（層狀材料鹽）加入溶劑時，我們并沒有想到這一范圍的二維納米材料會形成溶液，層狀材料鹽尺寸較大，但是卻像普通食鹽一樣易溶于水。這一事實使它們在量產(chǎn)上可以大做文章，這不僅在科研領域有意義，在工業(yè)生產(chǎn)領域也很重要。

    ”我們已經(jīng)證實它們可以涂到表面上，并且干燥后可自排為各種形狀。它們也可以像黃金用于電鍍金屬一樣電鍍于表面。我們希望用我們的工藝制作不同的二維納米材料，并嘗試將其應用于各種領域。“

    這一技術已取得專利，并且可用于商業(yè)化生產(chǎn)。