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二維（2D）材料的自插層，能夠將2D材料轉化為超薄共價鍵合材料，為發展具有多功能的新型量子受限材料提供巨大可能性。但是，理解合成自插層2D（ic-2D）材料的機理，在原子尺度原位研究ic-2D的形成動力學，仍然非常困難，阻礙了ic-2D晶體的實際應用。

有鑒于此，北京大學趙曉續助理教授等報道通過在電子顯微鏡內對TMDC進行熱退火，實現了原位合成ic-2D薄膜，并且使用原位掃描透射電子顯微鏡（STEM）觀測ic-2D的形成過程。

本文要點

（1）

我們通過原位掃描透射電子顯微鏡（STEM）原子可視化了TaS₂和NbS₂分別演化為相應的ic-2D Ta_1+xS₂和ic-2D Nb_1+xS₂。

TaS₂的自插層過程是通過金屬吸附原子邊緣吸附和隨后以逐個原子的方式擴散來實現的。

MoS₂和MoSe₂在相同的退火條件下傾向于聚結成金屬晶體，這表明自插層過程主要受熱力學因素控制，并且能夠通過密度泛函理論（DFT）驗證這個觀點。

（2）

通過改變降溫速率和溫度，可以精確地調整填充位置的覆蓋范圍和空間排列，范圍從2a×√3a、√3a×√3a或者Ta三聚體，其中的規律主要受到動力學的控制。這項工作闡明了ic-2D形成過程涉及的熱力學和生長動力學，為生長具有插層濃度和拓撲依賴性質的高度結晶ic-2D材料提供幫助。

參考文獻

Shengqiang Wu, Siheng Li, Yuan Meng, Zanlin Qiu, Wei Fu, Ji Chen, Jin Zhang, and Xiaoxu Zhao*, In Situ Closing the van der Waals Gap of Two-Dimensional Materials, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c09842

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c09842