文章介紹了一種利用液態(tài)金屬鎵（Ga）在室溫附近剝離塊體材料制備二維納米片（2D NSs）的方法。該方法利用液態(tài)金屬的表面張力和Ga插層作用來(lái)破壞范德華力（vdW forces），并且可以將過(guò)渡金屬硫族化合物的2H相轉(zhuǎn)化為1T'相。這種方法可以制備超過(guò)10種2D材料，包括h-BN、石墨烯、MoTe?、MoSe?、層狀礦物等，且不需要表面活性劑，避免了額外的缺陷和污染。

1. 研究背景

領(lǐng)域概述：二維材料因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在能源存儲(chǔ)、柔性電子、光子學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而，工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸在于缺乏可擴(kuò)展且經(jīng)濟(jì)的合成方法，尤其是對(duì)于可控缺陷的2D材料。

研究意義：提供了一種新的2D材料合成方法，解決了傳統(tǒng)方法中引入的額外缺陷和污染問(wèn)題，對(duì)于推動(dòng)2D材料在多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用具有重要意義。

2. 目標(biāo)與假設(shè)

研究目標(biāo)：開(kāi)發(fā)一種通用的液態(tài)金屬Ga輔助剝離方法，用于制備高質(zhì)量的2D NSs，不引入額外的缺陷。

假設(shè)前提：液態(tài)金屬Ga的流體性質(zhì)和金屬性質(zhì)可以溫和地破壞層狀材料間的范德華力，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、大面積、無(wú)表面活性劑的2D NSs的制備。

3. 材料與方法

新材料設(shè)計(jì)：利用液態(tài)金屬Ga的表面張力和插層作用來(lái)剝離塊體材料，制備2D NSs。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)通過(guò)磁力攪拌器溫和混合熔融Ga和層狀材料粉末，加速金屬插層，從而引發(fā)剝離。使用STEM、AFM、TEM等技術(shù)對(duì)剝離的2D NSs進(jìn)行表征。

4. 結(jié)果與分析

數(shù)據(jù)展示：通過(guò)STEM、AFM、TEM等技術(shù)展示了剝離的2D NSs的形貌和結(jié)構(gòu)。

結(jié)果解讀：剝離的2D NSs繼承了塊體材料的缺陷濃度，低缺陷的h-BN NSs表現(xiàn)出顯著的磁雙折射效應(yīng)，而小尺寸且缺陷豐富的1T'-MoS? NSs顯示出優(yōu)異的HER催化活性。

比較與對(duì)比：與傳統(tǒng)的剝離方法相比，Ga輔助剝離方法不引入額外的缺陷，保持了材料的固有性質(zhì)，提供了一種更高質(zhì)量的2D NSs制備途徑。

5. 討論

創(chuàng)新點(diǎn)與貢獻(xiàn)：該方法提供了一種制備高質(zhì)量2D NSs的新途徑，有望在光學(xué)、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應(yīng)用。

局限性：文章未詳細(xì)討論該方法在大規(guī)模生產(chǎn)中的可行性和成本效益。

未來(lái)方向：進(jìn)一步優(yōu)化該方法，以實(shí)現(xiàn)2D材料在工業(yè)級(jí)應(yīng)用中的缺陷控制。

6. 結(jié)論

核心發(fā)現(xiàn)：通過(guò)控制塊體材料中的缺陷，可以制備不同相和質(zhì)量的2D NSs，展現(xiàn)出在光學(xué)、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的技術(shù)潛力。

實(shí)際應(yīng)用潛力：該方法制備的2D NSs在光學(xué)、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。