记者今天从中国科学院金属研究所获悉，该所沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料研究部任文才研究组在大尺寸高质量二维过渡族金属碳化物晶体的制备与物性研究方面取得了重要突破。相关成果日前在《自然—材料》杂志上在线发表，并获得同期“新闻与观点”栏目的重点介绍。
研究人员提出了采用上层铜箔/底层钼箔构成的双金属叠片作为生长基体的化学气相沉积（CVD）方法，在高温下通过铜催化裂解甲烷生成的碳原子与扩散到铜表面的钼原子反应生长出高质量的超薄二维Mo2C晶体。这些二维晶体具有规则的几何形状，仅有几纳米厚，尺寸可达上百微米，并且具有很高的化学和热稳定性。
研究人员与固体原子像研究部马秀良研究组合作，对材料的结构进行了详细表征，发现这种材料为正交结构，具有很高的结晶质量，结构均一，无缺陷、杂质等。而与北京大学的合作研究表明，这种高质量的二维超薄晶体在低温下具有超导特性，且其超导特性强烈依赖材料的厚度。
科研人员认为，这种以双金属叠片为基体的CVD方法具有很好的普适性和可控性，可以用于制备其他二维过渡族金属碳化物。这类高质量二维过渡族金属碳化物晶体为二维材料家族增添了新成员，不仅为研究其本征物性以及与现有二维材料不同的新物性和新应用提供了可能，而且可用于与其他二维晶体材料一起构筑新型叠层异质结构，拓展了二维材料的物性和应用空间。
据了解，科学家制备出了功能化的过渡族金属碳化物纳米片。然而，这种方法制得的功能化的二维过渡族金属碳化物纳米片的片层尺寸小，并且存在大量的缺陷和官能团，限制了对二维过渡族金属碳化物基本物性的研究和应用探索。（来源：中国科学报 丁佳）