雙層扭角過(guò)渡金屬硫族化合物（TB-TMDCs）以其與摩爾超晶格相關(guān)的平帶結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的電子特性而備受關(guān)注，被認(rèn)為是繼雙層扭角石墨烯（TBG）之后研究凝聚態(tài)物理的又一理想平臺(tái)。為充分探索扭角結(jié)構(gòu)引起的新奇物性，促進(jìn)扭轉(zhuǎn)電子學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，迫切需要實(shí)現(xiàn)二維雙層扭角材料的可控制備。然而，由于扭角構(gòu)型的TB-TMDCs在熱力學(xué)上是不利的，既無(wú)法直接從體相晶體中獲得，也不能通過(guò)傳統(tǒng)方法制備。因此，亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)大面積、高質(zhì)量、全扭角范圍TB-TMDCs的制備方法。
近日，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)王學(xué)文教授課題組，提出了通過(guò)重構(gòu)成核策略制備TB-TMDCs材料的新方法，實(shí)現(xiàn)了TB-MoS2層間扭轉(zhuǎn)角度從0°到120°的制備，該成果為進(jìn)一步研究與材料扭角相關(guān)的性質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表在最新的Nature Communications（《自然·通訊》）上，柔性電子研究院許曼章副教授和碩士生紀(jì)洪嘉為本文的共同第一作者，黃維院士和王學(xué)文教授為共同通訊作者。
研究團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)CVD系統(tǒng)中引入限域空間和NaCl，改變了反應(yīng)體系中MoS2的生長(zhǎng)條件，實(shí)現(xiàn)了具有熱力學(xué)不利的扭角構(gòu)型TB-MoS2的CVD生長(zhǎng)。通過(guò)扭角依賴(lài)的Raman光譜和PL光譜證實(shí)了扭角與TB-MoS2的層間耦合強(qiáng)度之間具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)作用。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了決定TB-MoS2制備的關(guān)鍵因素，并通過(guò)調(diào)整氣體流量、鉬源和鹽的比例，實(shí)現(xiàn)了TB-MoS2的產(chǎn)率和密度的調(diào)控。此外，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和模擬仿真結(jié)果，作者提出了TB-MoS2重構(gòu)成核策略的生長(zhǎng)機(jī)理，該機(jī)理為其他新型TB-TMDCs材料的制備開(kāi)辟了一條新途徑，為T(mén)B-TMDCs材料體系的基礎(chǔ)研究和在扭轉(zhuǎn)電子學(xué)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、青年項(xiàng)目、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等經(jīng)費(fèi)的支持。王學(xué)文教授課題組圍繞特種柔性電子材料與智能傳感技術(shù)開(kāi)展研究，已在Nature Communications、Science Advances、Advanced Materials、JACS等國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文多篇，同行他引7000余次。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44598-w
(文字：許曼章、紀(jì)洪嘉 審核：王學(xué)文）
