研究人員開發出了一種名為”molybdenene”的新型二維材料。這種材料由單原子層的鉬原子組成，因其金屬特性而與眾不同。石墨烯等二維材料具有超導性、超強強度和奇異的量子現像等迷人特性。現在，尤里希研究中心的科學家與印度巴特那理工學院和澳洲紐卡斯爾大學的合作夥伴一起，創造了一種具有金屬特性的特殊材料。它僅由一層鉬原子組成，也被稱為”鉬烯”。

科學家推出了一種獨特的二維金屬材料”molybdenene”。鉬具有令人印象深刻的耐熱性和提高電池性能的潛力，在原子顯微鏡和光譜學應用方面也大有可為。榮譽與版權： Sahu, TK, Kumar, N., Chahal, S. 等人，Nat. Nanotechnol. (2023), https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC by 4.0)

與石墨烯的比較

科學家成功地製造出了只有一個原子層厚的金屬鉬薄片。因此，這種新材料的厚度與石墨烯相似，而石墨烯可能是最著名的二維材料。後者由碳組成，於2004 年首次分離。這項發現引起了極大關注，因為石墨烯的導電性和導熱性遠優於銅，其穩定性是鋼的100 倍。同時，石墨烯也特別輕巧靈活。由於其特殊的二維結構，石墨烯也表現出一些不尋常的電磁效應，可以在量子技術領域實現突破性創新。

包含鉬薄層的毛髮狀結構（也稱為”鬚”）的電子顯微鏡影像。圖片來源與版權：Sahu, TK： Sahu, TK, Kumar, N., Chahal, S. 等人，Nat. Nanotechnol. (2023), https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (cc by 4.0)

鉬烯的獨特性

近年來，磷烯或鍺烯等其他二維材料相繼問世。與鉬烯一樣，它們也表現出一些令人印象深刻的特性，但後者在某些方面仍有別於其他二維材料。”許多二維材料對熱敏感，但鉬烯卻不敏感。此外，這是第一種可以製備出獨立層的金屬二維材料”，尤利希研究中心彼得-格倫貝格研究所（PGI -7）的Ilia Valov 教授解釋。

鉬表面的高解析度電子顯微鏡影像。資料來源與版權： Sahu, TK, Kumar, N., Chahal, S. 等人，Nat. Nanotechnol. (2023), https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC by 4.0)

創造與潛在應用

研究人員利用微波將硫化鉬（MoS2）和石墨烯的混合物在約3000 攝氏度的高溫下加熱至熾熱狀態，創造出了這種新型二維材料。在微波電場驅動的反應中，形成了細枝狀的毛髮結構，也被稱為”須”，其中可以找到錐形的鉬層。

在首次試驗中，科學家已經觀察到各種有用的特性。「鉬在機械性能上非常穩定。例如，它可以用作電極塗層，使電池更加強大和堅固，”伊利亞-瓦洛夫解釋說。研究人員預計，由於其特殊的二維結構，這種材料也具有類似石墨烯的奇特電子特性。由於其金屬特性，它還具有自由移動的電子。這些電子聚集在亞鉬的兩個側面，使這種材料成為加速化學反應的催化劑的有趣候選材料。

在微波（左）中形成的鉬的發狀結構（右）。資料來源與版權： Sahu, TK, Kumar, N., Chahal, S. 等人，Nat. Nanotechnol. (2023), https://doi.org/10.1038/s41565-023-01484-2 (CC by 4.0)

實際應用與合作

透過與印度巴特那理工學院和澳洲紐卡斯爾大學合作，研究人員已經能夠開發出鉬烯的實際科學應用。由於其穩定性和出色的導電性和導熱性，它非常適合作為原子力顯微鏡（AFM）和表面增強RAMAN 光譜（SERS）的測量尖端。初步樣本記錄顯示，與現有的針尖材料相比，鉬具有各種優勢，而且由於其形狀薄而扁平，能夠很好地防止不必要的干擾信號。