一个由英国伦敦大学学院（UCL）的研究人员领导的团队想出了一种通过溶解在液体中的层状材料来实现制备二维（2D）纳米材料的新方法。这些液体能低成本大范围地应用于2D纳米材料的制备，可能引发未来2D纳米材料的各种重要应用。

凭借其出色的物理性能，2D纳米材料，比如石墨烯，有可能革新许多技术，但将它们转变成现实生活中实用的材料受到了一些限制，这是由于存在包括工业化生产制造2D纳米材料等因素的挑战。

溶解纳米片的结构和自组装

据Nature Chemistry报道，升级该新方法可制备出多种单层2D纳米材料。研究人员将该方法应用于各种各样材料的制备，包括具有半导体和热电性质的材料，例如，制备2D纳米材料的方法可应用于改善太阳能电池性能，或者将被浪费的热能转变成电能。”

“2D纳米材料拥有突出的性能和单一的尺寸，这表明它们有望应用于包括计算机显示器、电池、智能纺织品等方面。” 伦敦大学学院（UCL）的研究总监Chris Howard解释说，“许多制造和应用2D纳米材料的方法难以规模化，或者存在着会损坏材料的问题，但我们成功地解决了这些问题。希望我们的新工艺将有助于我们重新认识2D纳米材料在未来的潜在应用。”

在这个由皇家工程学院和英国工程和物理科学研究委员会资助的研究项目中，科学家们将带正电荷的锂和钾离子引入到不同2D材料层中，包括碲化铋（Bi2Te3），二硫化钼（MoS2）和二硫化钛（TiS2）。这给每个材料层带来负电荷，从而产生“层状材料盐”。

未发生化学反应和搅拌情况下，这些“层状材料盐”之后温和地溶解在所选定的溶剂中。这就有了一种制备2D纳米材料片的方法，该方法不改变原材料形貌，但带入了负电荷。

通过原子力显微镜和透射电子显微镜，科学家们分析了这些溶液所含物质，从而研究2D纳米材料的结构和厚度。他们发现，层状材料会溶解形成微小干净、未损坏的单层片。

伦敦大学学院、布里斯托大学、英国剑桥石墨烯中心和法国洛桑高等理工学院的研究人员组成的团队表明，数百万个原子组成的均匀2D纳米材料片是在稳定的溶液中生成，而不是悬浮液。

“我们没有想到这种2D纳米材料会形成溶液，当我们简单地将溶剂倒入‘盐’中时——‘层状材料盐’很大，但是溶解在液体中时类似于水中的食盐。”来自UCL的Patrick Cullen说，“事实上，它们变成了一种带有负电荷的液体，导致他们很容易生产，并且可以大范围低应用，这不仅在科研领域具有吸引力，而且涉及到许多工业应用。”

“我们的实验结果已经表明，可以把它们涂在物体表面上，当他们变干后，这些材料会自组地排列成不同的砖瓦形状，这是从所未见的，”他继续说，“它们也可以电镀在物体表面上，就像镀金一样。我们期待着，我们制备不同2D纳米材料方法可被尽可能多地应用在不同的领域。”

激光穿过溶解2D纳米材料的溶液，可看出液体中含有粒子（左）。当一滴溶液完全干燥后，溶解在溶液中的纳米片材会堆叠成不同砖瓦形状（右图）。当完全溶解时(图片左方)，仅观察到单层片材。

（出处：第1材料）