據(jù)悉,武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)的原子級厚二硫化鉬(MoS2)的剝離方式獲突破,具體是用電化學(xué)剝離方法將MoS2塊剝離成原子級厚MoS2,進(jìn)而使其在納米流體、受限電催化、量子器件、感測器等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
當(dāng)前,原子級厚的過渡金屬二氯代物(TMDs)的生產(chǎn)方法主要有“自上而下”的剝離方法和“自下而上”的化學(xué)氣相生長。但是這兩種方法均存在一定的不足,主要表現(xiàn)在大規(guī)模的生產(chǎn)時間要特別長以及生產(chǎn)條件較為苛刻需要高溫,並且還會引入大量的晶體學(xué)缺陷。因此,原子級薄膜TMDs生產(chǎn)快速、簡單、高效率和高產(chǎn)量的製備方法仍然是一個重要的問題。
針對上述的不足,麥立強(qiáng)教授課題組提出了一種電化學(xué)剝離方法,其能直接將較大品質(zhì)的2D TMDs塊轉(zhuǎn)變?yōu)樵蛹壉《鹊?D TMDs,且具有剝離速度超快、原子級均勻薄層和高保留率(30-40%)的特點(diǎn)。與二硫化鉬塊(347毫伏)相比,原子級厚MoS2作為析氫反應(yīng)(HER)的電催化劑更有效,且顯示出更低的過電位(127毫伏)。
此外,使用10–8M若丹明6G(R6G)作為目標(biāo)分析物,剝離二氧化矽被證明能顯著提高使用表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)的靈敏度增強(qiáng)因數(shù)(1.15×105)。研究還表明,均勻的雙層/三層二氧化矽層最終被保留並形成堆疊結(jié)構(gòu)。這種電化學(xué)剝離方法能在短時間內(nèi)產(chǎn)生原子級的二氧化矽薄膜,形成的均勻?qū)盈B的幾層2D薄膜顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
為了研究單個TMD片的動態(tài)結(jié)構(gòu)演變,研究人員基於單個二硫化鉬片製作了片上電化學(xué)器件。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)在較高電位區(qū)域(0.2–1.4Vvs SCE)進(jìn)行迴圈伏安測試時,會捕捉到明顯的氧化還原轉(zhuǎn)變。在獲得這一電化學(xué)信號後,比較了等速測試前後二硫化鉬的光學(xué)圖像(圖2a,c),發(fā)現(xiàn)CV測試後的MoS2邊緣顯示出從黃色到綠色的顏色變化(圖2c)。圖2b顯示了初始二氧化矽的ΔV分佈的情況。對於電化學(xué)處理後的MoS2,變色區(qū)域的Δν降低至≈22.5cm-1(圖2d)。