新方法能够合成数百种新的2D材料

薄得令人难以置信，只有几个原子厚的材料表现出独特的特性，使其在储能、催化和水净化方面具有吸引力。Linkö；的研究人员；瑞典平大学现在已经开发出一种方法，可以合成数百种新的2D材料。他们的研究已经发表在《科学》杂志上

自从石墨烯被发现以来，极薄材料（即所谓的2D材料）的研究领域呈指数级增长。原因是2D材料相对于其体积或重量具有大的表面积。这产生了一系列物理现象和独特的特性，如良好的导电性、高强度或耐热性，使2D材料在基础研究和应用中都备受关注

林雪平大学材料物理学教授Johanna Rosén说：“在一层只有一毫米厚的薄膜中，可能有数百万层材料。在这些层之间可能会有很多化学反应，正因为如此，二维材料可以用于储能或产生燃料。”

最大的2D材料家族称为MXenes。MXenes是由称为MAX相的三维母体材料创建的。它由三种不同的元素组成：M是过渡金属，a是（a族）元素，X是碳或氮。通过用酸去除A元素（去角质），产生了二维材料。到目前为止，MXenes是唯一以这种方式创建的材料族

Linköping的研究人员引入了一种理论方法来预测其他可能适合转换为2D材料的三维材料。他们也证明了理论模型与现实是一致的

为了取得成功，研究人员采用了三个步骤。在第一步中，他们开发了一个理论模型来预测哪种母体材料是合适的。通过国家超级计算机中心的大规模计算，研究人员能够从数据库和66643种材料中识别出119种有前景的3D材料

下一步是尝试在实验室中制造这种材料。

“在119种可能的材料中，我们研究了哪些材料具有所需的化学稳定性，哪些材料是最佳的候选材料。首先，我们必须合成3D材料，这本身就是一个挑战。最后，我们有了一个高质量的样品，我们可以用氢氟酸剥离和蚀刻掉特定的原子层，”物理、化学和生物系助理教授周杰说

研究人员从母体材料YRu2Si2中去除了钇（Y），从而形成了二维Ru2SixOy

但要确认实验室的成功，验证是必要的——第三步。研究人员使用了林雪平大学的扫描透射电子显微镜Arwen。它可以在原子水平上检查材料及其结构。在阿文中，还可以使用光谱学来研究材料由哪些原子组成

材料设计部副教授Jonas Björk表示：“我们能够确认我们的理论模型运行良好，所产生的材料由正确的原子组成。剥离后，材料的图像就像一本书的书页。令人惊讶的是，该理论能够付诸实践，从而将化学剥离的概念扩展到比MXenes更多的材料家族。”

研究人员的发现意味着更多具有独特性能的2D材料触手可及。反过来，这些可以为过多的技术应用奠定基础。研究人员的下一步是探索更多潜在的前体材料并扩大实验规模。Rosén认为，未来的应用程序几乎是无穷无尽的

“总的来说，2D材料在大量应用中显示出了巨大的潜力。例如，你可以想象捕获二氧化碳或净化水。现在，它是关于扩大合成规模并以可持续的方式进行的，”Rosén说