新型二维晶体材料——磷烯综述——博士生《材料科学与工程选论》
石墨烯纳米复合材料可提升电池性能
石
性
据 美 国
美科学家开发碳 纳米管 用 于 太 阳 能储 热
麻 省 理 工 学 院 研 究 人 员 近 日在 《 米 快 纳 报 》 上 发 表 文 章 指 出 ，他 们 发现 了 碳 纳 米 管 材 料 在 太 阳 能 存 储 方 面 的创 新应 用 ， 能 够 快 速 、大量 存储 和释 放 太 阳热 能 。 该项 工作 由该校 材料 科 学与工 程 系 电力工 程 副 教 授 Ｊｆ ｅ ｒ ｓ ｎ 导 ，其 研 究 团 队 ｅｆ ｙＧ ｏｓ 领 ｒ ｍａ
美 。控 制 太 阳热 能存 储 的 关 键 是 材 料 分 子 能 够 采 取 的在 两 个 稳 定 态 之 间 的能 量 势 垒 ， 关 系 到 长 期 稳 定 性 。研 究 人 员 开 发 的碳 纳 米 管 材 料 针 对 此 问题 进 行 了优 化 ，通 过 将 能 量 收 集 和 储 存 步 骤 合 二 为 一 简 化 了过 程 。研 究 人 员 同 时坦 承 ，这 一 应 用 存 在 的 限制 之 一 是 仅 用 于 供 热 应 用 ，如 需 发 电则 需 要 增 加 转 化 步 骤 ，利用 热 电设 备或 产生 蒸汽 驱动 发 电机 。
科 搜 循 思
Ｓｃｉ ｅ ｎｄ Ｔｅ ｈｎｏｌ ｙ Ｉ ｏｒ ａ ｉ ｎ ｅｎ ｅ ａ ｃ ｏｇ ｎｆ ｍ ｔ ｏ
日本 协和 电线开 发 出 了 可 用 作 控 制 线 缆 等 小 电 流 信 号 类 电 线 的 “ ａｚ ｃ Ｃ ｎ ａ￣
研 究 人 员指 出 ，这பைடு நூலகம்一材 料不 仅较 之前 含 钌 的 材 料 更 加 低 廉 ，而 且 在 固定 空 间 内储 能 能
２ １ 年 第８ 第４ （ 第４ 期 ） ０ １ 卷 期 总 ３
2017年重庆市研究生科研创新项目——评审结果
黄灿 李丹 杨婷 吴波
博士 博士 博士 博士
生物工程学
2年
院
吴寿荣
数学与统计
2年
学院
穆春来
2年 通信工程学 刘书君 院
土木工程学
2年
钟轶峰
院
拉剪应力作用下岩石的破坏
土木工程学
43
朱谭谭 博士 2年
黄达
规律和强度准则试验研究
院
摩擦纳米发电机在自驱动传
44
感系统中的应用研究
陈杰 博士 2年 物理学院 胡陈果
1年
曾令秋
新中心
人文社会科 1年 学高等研究
院
袁敏
2017年重庆市研究生科研创新项目——评审结果
序
项目名称
项目负责 层次 研究年 所在学院 指导教师
号
人
限
基于异构信息融合的虚假评
83
余俊良 硕士 1年 软件学院
论检测研究
高旻
应用Golden Braid体系构建
84
王云 硕士
多靶点CRISPR体系
PLGA-LysoGM1静电纺丝神经
电化学性能研究
生命科学学
1年
张泽
院
生物工程学
1年
王亚洲
Байду номын сангаас
院
数学与统计
1年
学院
曾理
通信工程学
1年
院
曹海林
1年 土木工程学 梁宁慧 院
1年 外国语学院 陈毅萍
1年 物理学院 王雪
表情包的CMC同群与跨群交流
91
功能研究
钟俊辉 硕士 1年 新闻学院 张小强
通过分子内[4+2]环加成手性 92 构建含氧[5-6-5]三元并环类 薛露 硕士 1年
哈尔滨工业大学材料科学与工程学科
哈尔滨工业大学材料科学与工程学科
第十三届博士生学术论坛
会议日程
注：参会博士生必须参加论坛全部议程，并于19日上午、下午报告开始前到本人所在会场秘书处签到；如无故缺席，本次中期检查视为无效；如有特殊情况，需提前向王宁老师和秦少华老师请假备案。
第一组 (物化+铸造)
地点：材料楼220
主席：黄永江
委员：方海涛隋解和李伟力孟祥龙李邦盛吴士平宁志良
第二组 (材料学)
地点：材料楼322
主席：郑明毅
委员：孙东立张学习王亚明黄陆军杨治华
第三组 (材料学+空间+光电)
地点：材料楼521
主席：王文
委员：邵文柱李保强黄小萧姜建堂吴宜勇国凤云张勇
主席：王国峰
委员：单德彬胡连喜王忠金刘钢徐永超徐文臣王春举
主席：闫久春
委员：冯吉才方洪渊刘会杰田艳红李卓然张丽霞
主席：黄永宪
委员：高洪明何鹏李俐群张广军陶汪。
黑磷的特性与应用
黑磷是磷的一种同素异形体，形态比较稳定，上个世纪 50 年代起，就有研究者进行相关研究。已知黑磷有四种晶体结构: 正交、菱形、简单立方和无定形。常温常压下，黑磷是正交晶型 结构，空间群为 Cmca,每个单胞里有 8 个原子，黑磷为片层结构 。 [4] 层内原子依靠共价键连接，而层与层之间则是范德华力 作用。
单层黑磷在二维晶体领域特别重要因为它是唯一直接带隙之间的覆盖范围达03ev和20ev并随着层数减少而且其拥有高流动性这些特性可用于高速数字电路设计射频电路灵活和打印系统和光电设备1
专业管理
黑磷的特性与应用
许亦非（中南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410083）
摘要：黑磷拥有直接带隙的特性，填补了二维材料的空白， 成为备受关注的新型二维材料。其良好地光吸收效率，结合它 本身的高载流子迁移率，使得黑磷在通讯及能源方而具有重要 的潜在应用价值。本文概述了黑磷的结构、直接带隙特性和其 在半导体、场效应晶体管等领域的应用。
3 黑磷的应用
二维晶体材料已成为一个类可能会影响未来电子技术的 材料。如今,基于单层黑磷的场效应晶体管厚度可降低到几纳 米。载流子迁移率与厚度相关，在厚度接近 10nm 时载流子迁 移率最高近 1000cm2·v-1·s-1 [8] 。这表明单层黑磷晶体作为一种 新的二维材料在纳米电子设备中的应用很有潜力。
关键词：黑磷；直接带隙；场效应晶体管；半导体 二维晶体以平面形式存在，犹如将三维晶体减薄至一个原 子层厚。二维材料中石墨烯以其诸多优良的性能而备受关注， 然而石墨烯缺乏带隙且与硅不相容。带隙控制电子流，是电学 应用的关键。硅则在光子元件发展中有很重要地位，因此这使 得石墨烯在光电领域的应用受到了很大的限制[1]。黑磷作为材 料用于光电器件则有许多有利的性质如载流子迁移率高,直接 带隙范围可以从在大部分晶体的 0.3 eV 到对于一个单原子层 的 1.7 -2.0 eV[2]。黑磷最大优点就在于拥有带隙，使其易于进行 光探测，这是石墨烯所不具备的特性。而且，其带隙是可通过 在硅基板上堆叠的黑磷层数来做调节，使其能吸收可见光范围 以及通讯用红外线范围的波长[3]。由此可见其在半导体和光学 等领域的巨大前景。 本文先简述了黑磷结构和部分特性，随后概述了其在半导 体、场效应晶体管等领域的应用。
物理学凝聚态物理中的新型材料研究
物理学凝聚态物理中的新型材料研究凝聚态物理是物理学的一个重要分支，研究物质的宏观性质以及微观结构与性质之间的关系。
近年来，随着科技和人类社会的发展，新型材料的研究成为凝聚态物理领域的热点之一。
本文旨在介绍凝聚态物理中的新型材料研究。
一、二维材料二维材料是指具有ν≈1nm数量级的厚度的材料，以石墨烯为代表。
石墨烯是由碳原子单层构成的晶体结构，具有独特的光电性能和力学性能。
除了石墨烯，还有许多其他具有不同化学成分的二维材料，如二硫化钼、硒化铟等。
这些材料在光电器件、超导器件以及传感等领域具有广阔应用前景。
二、拓扑绝缘体拓扑绝缘体是一种新型的材料，具有特殊的电子结构。
相对于普通材料，拓扑绝缘体的表面电子态是不容易受到外部扰动的，这使得它在量子计算、电磁波传输等领域具有巨大潜力。
此外，拓扑绝缘体还具有导电性能优异、阻尼小等特点，因此备受研究人员的关注。
三、纳米材料纳米材料是指在纳米尺度下制备的材料，具有独特的物理、化学和生物学特性。
由于其颗粒尺寸小，表面积大，所以具有许多出色的性质，如光电性、磁性、导电性等。
纳米材料在能源、催化、生物医学等领域有着广泛的应用，例如纳米颗粒在癌症治疗中的应用，纳米材料在柔性显示技术中的应用等。
四、自旋电子学材料自旋电子学是指利用载流子的自旋性质来操控电子器件的一种新兴领域。
自旋电子学材料是指具有特殊自旋特性的材料，如铁磁性材料、半导体材料等。
这些材料具有独特的磁性和电学性能，可以用来制备高性能记忆器件、逻辑门等，有望成为电子信息技术的重要支撑。
五、超导材料超导材料是指在低温下具有零电阻和完全磁场排斥的特性。
它们在能源输送、储存和转换领域具有广泛应用前景。
近年来，研究人员在超导材料研究方面取得了重大突破，例如高温超导材料的发现。
这些新型超导材料展示了令人兴奋的性能，为超导技术的广泛应用提供了可能。
六、多功能材料多功能材料是指具备多种功能的材料，如兼具机械强度和导电性能的碳纤维复合材料、兼具导电和光电功能的柔性触摸屏材料等。
2D层状材料的燃料油氧化脱硫研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期2D 层状材料的燃料油氧化脱硫研究进展杨雪，刘可，张程翔，李东霖，王江芹，杨万亮（贵州大学化学与化工学院，贵州 贵阳 550025）摘要：二维（2D ）层状材料因其独特的性质在燃料油氧化脱硫领域应用广泛，如石墨烯和类石墨烯材料（如类石墨相氮化碳和六方氮化硼等）、2D 硅基材料、层状双金属氢氧化物、MXene 、2D 金属有机骨架材料、二硫化钼等。
本文从不同2D 层状材料出发，综述了如何构建催化氧化脱硫催化剂、催化剂脱硫效率以及脱硫过程和机制，并对2D 层状材料在氧化脱硫领域的研究现状进行了梳理。
然而，普通的2D 层状材料大多因为材料本身的催化性能不足，不能直接应用于燃料油氧化脱硫工艺。
因此，研究人员通过制造缺陷、元素掺杂、官能团改性和负载活性位点等方法对2D 层状材料进行改性并将其应用于催化氧化脱硫工艺。
最后，本文对2D 层状材料在氧化脱硫领域的研究方向提出了展望，指出了构建具有可控、开放2D 传输孔道的2D 层状氧化脱硫催化剂是未来脱硫领域研究的重要方向之一。
关键词：二维材料；燃料油；催化；氧化脱硫；二维孔道中图分类号：TE624；TQ426 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0422-15Research progress of 2D layered materials for fuel oiloxidation desulfurizationYANG Xue ，LIU Ke ，ZHANG Chengxiang ，LI Donglin ，WANG Jiangqin ，YANG Wanliang(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China)Abstract: Two dimensional (2D) layered materials are widely used in the field of oxidative desulfurization of fuel oil due to their unique properties, such as graphene and other graphene-like materials (such as graphitic carbon nitride and hexagonal boron nitride), 2D silicon-based materials, layered double hydroxides, MXene, 2D metal-organic frameworks, molybdenum disulfide, etc . Starting from different 2D layered materials, this paper summarized how to build catalytic oxidation desulfurization catalysts, catalyst desulfurization efficiency, desulfurization process and mechanism, and combed the research status of 2D layered materials in the field of oxidative desulfurization. Nevertheless, most ordinary 2D layered materials cannot be directly applied to fuel oil oxidation desulfurization process because of their insufficient catalytic performance. Therefore, researchers modified 2D layered materials by manufacturing defects, element doping, functional group modification and loading active sites, and applied them to catalytic oxidation desulfurization process. Finally, this article presentes prospects for the research direction of 2D layered materials in the field of oxidative desulfurization, and pointes out that constructing 2D layered oxidative desulfurization catalysts with controllable and open 2D transport channels was one of综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0259收稿日期：2023-02-24；修改稿日期：2023-04-26。
材料科学与工程技术的新发现和突破
材料科学与工程技术的新发现和突破材料科学与工程技术是一门不断在发展的学科，随着现代物理、化学、机械学等领域的广泛应用，人们对于材料材质的研究逐渐走向了多方面的发展。
在世界各国的不断努力下，科学家们已经取得了一些重要的新发现和技术突破，在能源、医疗、环保、制造等领域得到广泛的应用。
一、可持续能源方面的发现和突破在可持续能源方面，人们一直在寻求更加有效、环保的能源替代品。
太阳能电池板就是人们在这个方向上所取得的有力突破。
太阳能电池板是一种利用太阳能直接转换成电能的设备，不仅可以满足家庭生活的用电，还可以应用到户外运动、紧急救援等领域。
近年来，太阳能电池板的功率和寿命都得到了大幅提高，同时其成本也得到了有效控制，让更多的人可以接触和应用这种环保、节能的能源。
除了太阳能电池板之外，还有一项被广泛应用的新技术——石墨烯锂离子电池。
石墨烯是一种由单层或若干层碳原子组成的二维晶体结构材料，具有优异的导热、导电性能，是实现高效、可靠、环保的能源装置的有力原材料。
石墨烯锂离子电池由于其超高的能量密度、长寿命等特性，成为目前最具潜力的电池之一，正在逐渐替代传统的铅酸蓄电池和镍镉电池。
在医疗领域，一些材料学的新发现和技术突破为医学研究和疾病治疗提供了有力的支持。
近年来，随着数字化技术和人工智能技术的不断进步，电脑辅助医学诊断技术得到了广泛运用。
通过多种成像技术和数据分析技术等，医生们可以更加准确地诊断出一些肝脏疾病、肺部疾病等疾病。
除此之外，生物材料也被广泛应用于医疗领域，例如人工肌肉、生物支架、钛金属植入物等。
这些材料是与人体可兼容的，并且在某些方面可以超越人体天然的材料，为医学科研和疾病治疗提供了新的途径和方法。
三、环保领域的新发现和突破环保领域是当下社会非常重要的领域之一，人们正在为了保护环境和地球生态而进行积极的探索和应用。
材料学的新发现和技术突破为环保领域提供了有力的工具和支持，例如新型环保材料、新型环保包装材料、低碳环保响应式材料等。
黑磷
黑色磷的确是黑色的，不像它的同素异形体能发光，但它对光线的分散效果确实非常好，甚至优 于石墨烯。正因为如此，它非常适合应用于光电领域。全新的明星材料，正在绽放光芒。
层数来做调节，使其能吸收可见光范围
以及通讯用红外线范围的波长。此外因 为黑磷是一种直接能隙(direct-band)半 导体，也能将电子信号转成光;Li表示： “我们的短期目标之一是制作黑磷电晶
体，而长期目标则是在硅晶片中实现黑 磷雷射元件。”
研究人员将黑磷整合到硅波导光 干涉仪(途中的细线)，以精确量测 其光吸收量以及侦测其中产生的 光电流(来源：College of Science and Engineering，University of Minnesota)
将白磷在高压下，或在常压用汞作催化剂，和以
小量黑磷作为晶种的情况下，在493~643开尔文 下加热八天,即可得到钢灰色的同素异形体----黑磷。
或用HMX药柱与白磷之间有机玻璃隔板距离为 2mm，此时输出压力可达约20GPa，HMX药柱装 药密度至少为1.8g/cm3，药柱高度10mm，直径 20mm，上表面有直径8.5mm，高55mm的凹槽以 放置**，药柱质量约为5.14g，其下放置填充白磷 的药柱，高5mm，直径20mm，外侧用有机玻璃 进行约束，爆炸时尽可能隔绝空气。
二维黑磷单晶是纯磷可以形成的三种不同的晶体结构（或同素异形体） 之一。其他两种材料分别是用于制造烟花的白磷和用于制造火柴头的 红磷。
二维材料-
二维材料在催化中应用
在过去的10年中，二维材料在催化方面的研究得到迅猛发展，在 传统多相催化、电催化、光催化等催化体系中得到广泛应用，尤 其在一些涉及能源催化转化的重要反应（如氧活化、水分解、二 氧化碳还原等）中表现出了独特的催化特性。
二维材料， 何时飞入寻常百姓家
————应用前景
物理学家们迅速开 始利用这些性质尝 试开发各种各样的 应用，从可弯曲屏 幕到能量存储。
2010年10月5日，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布， 将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家 安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫，以表彰他们在 石墨烯材料方面的卓越研究。
石墨烯材料的诞生获得 2010年诺贝尔物理学奖
海姆和诺沃肖洛夫认为，石墨烯晶体管已展示出优点和 良好性能，因此石墨烯可能最终会替代硅。由于成果要经得 起时间考验，许多诺贝尔科学奖项都是在获得成果十几或几 十年后才颁发。而石墨烯材料的制备成功距获奖才六年时间， 就获得了诺贝尔奖，这使诺沃肖洛夫感到意外。 他说：“今天早上听说这个消息时，我非常惊喜，第一 个想法就是奔到实验室告诉整个研究团队。”而海姆则表示， “我从没想过获诺贝尔奖，昨天晚上睡得很踏实”。
石墨烯
2004年在英国曼彻斯特大学的实验室，物理 学家安德烈· 海姆（Andre Geim）和康斯坦 丁· 诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）第一次 从石墨中分离出了石墨烯。这种单原子层厚 度的碳薄片柔韧、透明，比钢铁强度高、比 铜导电性好，如此之薄以至于称它为“二维 材料”可谓实至名归。
纳 米 粒 子 合 成 方 法 分 类
量产
纳 米 粒 子 制 备 方 法
气相分解法 化学气相反应法 气相合成法 气－固反应法 气体冷凝法 气相法 氢电弧等离子体法 溅射法 物理气相法 真空沉积法 加热蒸发法 混合等离子体法 共沉淀法 沉淀法 化合物沉淀法 水热法 水解沉淀法 液相法 溶胶－凝胶法 冷冻干燥法 喷雾法
新型二维功能材料及衍生物的设计和制备
新型二维功能材料及衍生物的设计和制备孙赛;张斌;汪露馨;陈彧【摘要】二维功能材料的制备方法常见的有以下几种:(1)机械剥离或液相剥离具有面间弱相互作用、面内强共价键合作用的层状材料生成单层或少数层的二维材料;(2)化学合成方法;(3)Langmuir-Blodgett单分子膜技术法;(4)层层自组装法;(5)化学气相沉积法;(6)分子束外延法和(7)原子层沉积技术法.这些材料及其有机-高分子衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值.近年来,除了众所周知的石墨烯外,其他诸如类石墨烯的无机纳米材料(六方氮化硼、过渡金属卤化物、石墨化氮化碳、层状金属氧化物等)、二维聚合物、金属-有机框架、钙钛矿、黑磷等二维材料也被广泛研究或探索.开发或探索更多二维材料应用的关键是设计和制备新颖的二维材料和它们的有机-高分子衍生物.在不久的将来,兼具规模经济和功能行为的二维材料化学的突破将极大地驱动新型二维材料应用领域的拓展.本文综述了二维材料的基本概念、研究进展、亟待解决的关键问题和未来的发展趋势.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2018(031)005【总页数】29页(P413-441)【关键词】二维功能材料;设计和制备;石墨烯衍生物;二维聚合物【作者】孙赛;张斌;汪露馨;陈彧【作者单位】华东理工大学化学与分子工程学院 ,教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室 ,上海 200237;中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院 ,上海 201208;华东理工大学化学与分子工程学院 ,教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室 ,上海 200237;华东理工大学化学与分子工程学院 ,教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室 ,上海 200237;华东理工大学化学与分子工程学院 ,教育部结构可控先进功能材料及其制备重点实验室 ,上海 200237【正文语种】中文【中图分类】O63二维功能材料[1-2]及其衍生物具有独特的结构特征和优异的性质,在场效应晶体管、光调制器、锁模和Q开关激光、光限幅、信息和能源存储、射频器件、化学传感器等领域具有重要的潜在应用价值。
二维纳米材料的结构类型
二维纳米材料的结构类型二维纳米材料是指在一个或两个维度上具有纳米尺度的材料结构。
以下是一些常见的二维纳米材料的结构类型：1.石墨烯（Graphene）：石墨烯是由一个碳原子单层构成的二维晶体结构。
它的结构类似于蜂窝状的六角形网格，具有优异的导电性和高度的机械强度。
2.磷烯（Phosphorene）：磷烯是由磷原子单层构成的二维材料，具有类似于石墨烯的蜂窝状结构。
磷烯在电子和光学性质方面具有独特的特点，如可调节的能隙和高载流子迁移率。
3.过渡金属二硫化物（Transition Metal Dichalcogenides）：过渡金属二硫化物是由过渡金属（如钼、钨、硒）和硫元素构成的二维纳米材料。
这些材料在光电和电子学领域具有潜在的应用，如透明导电薄膜和光电二极管。
4.层状二氧化硅（Layered Silica）：层状二氧化硅是由硅氧化合物构成的二维纳米材料。
它的结构类似于石墨烯，具有优异的机械强度和热稳定性，适用于催化剂和过滤器等领域。
5.黑磷（Black Phosphorus）：黑磷是由磷原子构成的多层二维纳米材料。
它在电子传输和光学性质方面具有可调节的能隙和高载流子迁移率，适用于电子器件和光电子学应用。
除了上述的基本结构类型，还有许多其他的二维纳米材料，如二硫化钼砷纳米片（Molybdenum Arsenide Nanosheets）、二硫化镉纳米片（Cadmium Disulfide Nanosheets）等。
这些二维纳米材料的特殊结构和性质使得它们在能源、光电子学、纳米电子学等领域具有广泛的应用潜力。
二维材料 ppt课件
方 法 分
制 备
液相法 溶胶－凝胶法
冷冻干燥法 喷雾法
方 法
干式粉碎 粉碎法 湿式粉碎
类
热分解法
固相法 固相反应法
其它方法
PPT课件 21
PPT课件 22
锡烯，
超高导电效率
石墨烯。
单原子层厚
度的碳薄片柔韧、透明，比钢铁强度高、
比铜导电性好
过渡金属二硫族化合物（TMDC）
与石墨烯相当的透明度和柔性
二维超导材料上观察到 磁激发态（二硒化铌晶体）
世界上最黑的材料，可 以用喷枪进行喷涂，这种 名叫Vantablack S-VIS 的材料能够吸收99.8%的 光线
PPT课件 15
北京大学深圳 研究生院新材料 学院潘锋教授团 队在对新型二维
材料
Fe3(PO4)2•8H2O
的研究中（Nano Energy，2015，18，
PPT课件 4
PPT课件 5
石墨烯在发现前被认为是不 可能存在的
从统计物理出发可以证明 Mermin-Wagner 定理，这个定理讲的 是：任何具有连续对称性的二维热力学系统，在非零温下，其 连续对称性不可能发生自发破缺。
依据 Mermin-Wagner 定理，在非零温度下，这个情况是不可能 发生的。一个大致的物理解释是，在小于等于二维时，若出现 有序（即连续对称性破缺），Goldstone 玻色子的总能量会发散， 以至于破坏有序
PPT课件 18
二维材料在催化中应用
在过去的10年中，二维材料在催化方面的研究得到迅猛发展，在 传统多相催化、电催化、光催化等催化体系中得到广泛应用，尤 其在一些涉及能源催化转化的重要反应（如氧活化、水分解、二 氧化碳还原等）中表现出了独特的催化特性。
黑磷
物理科学1301班 王瑜
简介
元素周期表第15位，元素符号P。黑色有金属光泽的晶体, 它是用白磷在很高压强和较高温度下转化而形成的。黑色 有金属光泽的晶体, 它是用白磷在很高压强和较高温度下 转化而形成的。 在磷的同素异形体中反应活性最弱的， 它在空气中不会点燃。 已知道的黑磷有四种：斜方、菱形、立方和无定形。无定 形的黑磷在125℃向红磷转变。黑磷具有类似石墨的片状 结构（波形层状结构）。层之间的键合比层内的键合弱， 与石墨相似，具有导电性。这类晶体的本质特征不仅晶体 内有共价键还有离域键和范德华力。有些科研机构对黑磷 的插层性能进行研究。
将白磷在高压下，或在常压用汞作催化剂，和以 小量黑磷作为晶种的情况下，在493~643开尔文 下加热八天,即可得到钢灰色的同素异形体----黑磷。 或用HMX药柱与白磷之间有机玻璃隔板距离为 2mm，此时输出压力可达约20GPa，HMX药柱装 药密度至少为1.8g/cm3，药柱高度10mm，直径 20mm，上表面有直径8.5mm，高55mm的凹槽以 放置**，药柱质量约为5.14g，其下放置填充白磷 的药柱，高5mm，直径20mm，外侧用有机玻璃 进行约束，爆炸时尽可能隔绝空气。 利用HMX爆炸产生的高温高压试图将白磷转 化为黑磷。
2014年3月初，在《自然· 纳米技术》杂志上，复旦大学物理系张远波教授课题 组发现了一种新型二维半导体材料——黑磷，并成功制备了相应的场效应晶 体管器件，它将有可能替代传统的硅，成为电子线路的基本材料。 他们发现，黑磷二维晶体有良好的电子迁移率(~1000cm2/Vs)，还有非常高的 漏电流调制率(是石墨烯的10000倍)，与电子线路的传统材料硅类似。 除了电性能优越以外，黑磷的光学性能同包括硅和硫化钼在内的其他材料相比 也有巨大的优势。它的半导体带隙是直接带隙，即电子导电能带(导带)底部和 非导电能带(价带)顶部在同一位置，实现从非导到导电，电子只需要吸收能量 (光能)，而传统的硅或者硫化钼等都是间接带隙，不仅需要能量(能带变化)， 还要改变动量(位置变化)。 这意味着黑磷和光可以直接耦合，这个特性让黑磷成为未来光电器件(例如光 电传感器)的一个备选材料，可以检测整个可见光到近红外区域的光谱
二维材料有哪些
二维材料有哪些
二维材料是指由一个或几个原子层组成的材料，具有特殊的物理和化学性质。
以下是几种常见的二维材料：
1. 石墨烯（Graphene）：是由碳原子组成的二维结构，具有出色的导电和热导性能。
它还具有高强度、柔韧性和透明性等特点，被认为是颠覆传统电子学和光电子学的重要材料。
2. 二硫化钼（Molybdenum Disulfide）：是一种具有半导体特性的二维材料。
它有很好的机械强度和化学稳定性，并且在光电子学和催化剂领域具有广泛的应用潜力。
3. 硒化铟（Indium Selenide）：是一种层状的半导体材料，具有优异的电子迁移率和光电性能。
它被广泛应用于电子器件、光电二极管和光电场效应管等领域。
4. 黄磷（Phosphorene）：是一种由磷原子组成的二维材料，具有宽带隙和优异的电子迁移率。
它在电子器件和光电子学方面具有潜在的应用前景。
5. 二硫化铜（Copper (II) Sulfide）：是一种半导体材料，具有宽带隙和较高的光吸收性能。
它在太阳能电池和光电器件等领域具有应用前景。
6. 氧化铜（Copper (II) Oxide）：是一种具有多种晶体结构的二维材料，具有良好的光电性能。
它被广泛应用于电池、催化剂和传感器等领域。
以上只是几种常见的二维材料，随着研究的深入，新的二维材料不断被发现和开发，并且在能源、光电子学、催化剂等领域具有重要的应用潜力。
材料科学领域二维材料理论基础
材料科学领域二维材料理论基础二维材料是近年来材料科学领域中备受关注的热点研究方向之一。
其所具有的独特物理和化学性质使其在能源、电子、光电等领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨二维材料理论基础的相关内容，包括二维材料的概念、性质以及发展历程。
二维材料是指在一个方向上的尺寸远远小于另外两个方向，形成的几乎是一个二维的平面结构。
二维材料的最著名代表是石墨烯，它是由碳原子通过共价键连接而成的一个单层二维晶体结构。
石墨烯具有极高的导电性、热导性和强度，同时具有极大的柔韧性。
由于这些独特的物理性质，石墨烯被认为是未来电子器件、储能材料等领域的理想选择。
除了石墨烯，还存在许多其他类型的二维材料，如二维过渡金属二硫化物（TMDs）、氮化硼（BN）、二硫化钼（MoS2）等。
这些材料的性质和应用更加多样化，有助于拓宽二维材料的应用领域。
二维材料之所以在科学界引起广泛关注，是因为其在材料科学领域中引发了一系列的新理论和表征方法。
首先，针对二维材料的结构与性质，研究者们提出了一系列的理论模型，用于解释石墨烯及其他二维材料的独特性质。
这些模型包括紧束缚模型、密度泛函理论等，通过这些模型的研究，人们可以深入理解二维材料的电子结构、自旋及谷的性质等。
其次，在表征方法方面，研究者们发展了许多先进的实验技术，用于研究二维材料的结构和性质。
例如，透射电子显微镜（TEM）被广泛应用于观察二维材料的微观结构，原子力显微镜（AFM）则用于研究其表面形貌和力学性质。
这些实验技术的发展为理论模型的验证和修正提供了重要的实验手段。
二维材料的理论研究与实验表征相结合，为我们深入了解二维材料的性质和应用提供了基础。
通过这些理论研究，我们可以更好地预测和设计新型二维材料，拓宽其应用领域。
例如，在催化领域，二维材料的结构和性质可以通过理论模拟进行优化，以提高催化活性和稳定性。
在能源领域，二维材料的理论研究有助于开发高效的太阳能电池和储能材料。
值得一提的是，二维材料的理论基础还推动了其他领域的发展。
材料科学中的二维材料与量子点材料
材料科学中的二维材料与量子点材料材料科学是一门涉及物质性质及其构造与组织的科学。
随着科技的不断发展，各种新型材料不断涌现。
其中，二维材料和量子点材料成为了研究热点，因其特殊的性质，在电子、光电子等领域得到广泛应用。
二维材料是指在一维和三维之间的材料，具有极薄的厚度，但在表面上完整，具有特殊的电子、光电子性质。
这类材料的代表是石墨烯。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的材料，具有高强度、高导电性、高光透性和高热导性等特殊性质，被誉为“材料之王”。
其在电子器件、光电子器件、传感器等方面应用广泛，被认为是未来发展的重要方向。
除了石墨烯，还有二维过渡金属硫化物材料。
这种材料也是由单层原子构成的，但其具有较高的阻隔性和化学反应活性，广泛应用于催化、电池、传感器等方面。
此外，二维硫磷化物、二维氧化物、二维氮化物等也成为了研究热点。
量子点材料是指直径在1-10纳米范围内的半导体纳米晶体，具有显著的量子力学效应和小尺寸效应。
由于其小尺寸所具有的电子、光学、磁学等特殊性质，被广泛应用于太阳能电池、LED荧光材料、激光器等器件中。
量子点材料的种类也较多，常见的有二氧化硅量子点、碳量子点、氧化铟量子点等。
与传统的半导体相比，量子点材料具有更大的表面积，更高的光学和电学能量转移效率，更宽的波长调谐范围等优点。
但也存在着材料缺陷、制备难度较大、提纯成本高等问题。
随着技术的进步，这些问题逐渐得到解决，量子点材料的应用前景也变得更广泛。
总的来说，二维材料和量子点材料的研究不仅扩展了我们对材料世界的认识，更为我们的科技发展带来了重大的推动作用。
在未来，这些材料依然会持续受到关注和研究，成为科技创新和发展的重要方向。
二维晶体的能态密度
二维晶体的能态密度1.引言1.1 概述在撰写这篇长文中，我们将聚焦于探讨二维晶体的能态密度。
二维晶体是一种具有特殊结构和性质的材料，在纳米科技和材料领域中具有广泛的应用前景。
能态密度是描述材料中能量分布的重要参数，对材料的电子结构和性质具有决定性的影响。
在本文中，我们将首先介绍二维晶体的定义和特点，包括其结构和物理性质。
其次，我们将详细探讨二维晶体能态密度的计算方法，包括一些常用的理论模型和计算工具。
通过了解能态密度的计算方法，我们可以更好地理解二维晶体的电子结构和能带特征。
接下来，我们将探讨二维晶体的能态密度对材料性质的影响。
能态密度不仅决定了材料的导电性和光学性质，还关系到其热学性质和力学性能。
我们将重点讨论二维晶体能态密度与材料性能之间的关联，为二维晶体在纳米器件和能源领域的应用提供理论基础。
最后，我们将总结二维晶体能态密度研究的意义和应用前景。
随着纳米科技的快速发展，二维晶体被广泛应用于电子器件、光电器件和储能材料等领域。
深入研究二维晶体能态密度将为材料设计和性能优化提供重要的理论指导，也为新型纳米器件和高性能材料的开发提供新的思路和方向。
通过以上的内容安排，我们希望能够全面地介绍二维晶体的能态密度及其对材料性质的影响，为读者提供一份全面的研究综述。
在接下来的正文部分，我们将逐一展开讨论，并分享更多关于二维晶体能态密度的研究进展和应用案例。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照如下方式编写：本文主要分为三个部分进行介绍和探讨。
首先在引言中，将会概述本文所讨论的主题——二维晶体的能态密度，并对本文的结构和目的进行简要说明。
在正文部分，首先会给出对二维晶体的定义和特点的介绍，通过对其结构和性质的详细解析，帮助读者对二维晶体有一个全面的了解。
其次，会详细介绍计算二维晶体能态密度的方法，包括理论推导和模拟计算等方面，以及常用的计算工具和软件的介绍。
通过这一部分的内容，读者可以了解如何准确地计算和描述二维晶体的能态密度。
新型无机非金属材料
新型无机非金属材料无机非金属材料是指那些不含金属元素或全部或一部分是无机物的材料。
它们具有许多独特的性质和应用潜力，已经在各个领域得到了广泛的研究和应用。
在这里，我将介绍几种新型的无机非金属材料。
首先要介绍的是氮化硼（BN）。
氮化硼是一种硼和氮元素构成的化合物，具有优异的物理和化学性质。
它具有极高的硬度和热稳定性，能够在高温环境下保持超硬的特性，并且具有较低的热膨胀系数。
氮化硼还具有良好的导热性能，可以在高温和高压下作为热轴承和隔热材料使用。
此外，氮化硼还具有优异的电绝缘性能和高频响应性能，适用于微波电子器件和光子器件。
另一种新型无机非金属材料是磷酸铁锂（LiFePO4）。
磷酸铁锂是一种正极材料，用于锂离子电池。
相比于传统的锂离子电池正极材料，磷酸铁锂具有较高的放电电压平台和较低的自放电率。
它还具有较高的理论放电容量和优异的循环寿命，能够满足高能量密度和长循环寿命的要求。
磷酸铁锂电池具有较低的成本、较好的安全性和环境友好性，是目前广泛应用于电动汽车和储能系统的新型电池技术。
另外，从碳纳米管（CNT）进展到石墨烯（Graphene）的出现，再到有机无机杂化材料（Organic-Inorganic Hybrids）的应用，无机非金属材料领域取得了许多重要的突破。
碳纳米管具有优异的力学性能、导电性能和导热性能，适用于电子器件、纳米传感器和增强材料等领域。
石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体结构，具有极高的导电性、热导性和机械强度，是未来可用于纳米电子学、能源储存和生物医学等领域的材料。
有机无机杂化材料将有机物和无机物结合在一起，可以通过调节组分和结构来实现多样化的物理和化学性质，广泛应用于催化剂、传感器、光电子器件等领域。
总的来说，新型无机非金属材料在材料学和应用领域取得了重要的进展。
它们的独特性质和广泛应用潜力使它们成为材料科学和工程的研究热点，并且在能源、电子、催化剂和生物医学等领域有着广阔的应用前景。
二维结构MXene温和制备及吸附催化领域的应用_刘凡凡
MXene 是一种新型二维晶体，具有与石墨烯类似的结构。
其化学式为M n +1X n ，n =1、2、3，M 为早期过渡金属元素，X 为碳或/和氮元素［1-3］。
MXene 的母体材料MAX 相是一类化学式为M n +1AX n 的三元层状化合物，其中A 为主族元素。
目前已知MAX 相大约有60多种，Ti 3AlC 2、TiAlC 2是其代表性化合物［4-11］。
这种新材料最初由美国Drexel 大学的Michel Barsoum 与Yury Gogo⁃tis 课题组于2011年制备［12］。
当时他们利用HF 刻蚀Ti 3AlC 2，移除Al 元素，成功制备出二维碳化物Ti 3C 2；2012年他们用同样的方法刻蚀其他MAX 相（Ti 2AlC 、Ta 4AlC 3、（Ti 0.5，Nb 0.5）2AlC 、（V 0.5，Cr 0.5）3AlC 2和Ti 3AlCN ），成功制备出Ti 2C 、Ta 4C 3、（Ti 0.5，Nb 0.5）2C 、（V 0.5，Cr 0.5）3C 2和Ti 3CN 的二维过渡金属碳化物或碳氮化物［1］；2013年，他们采用类似的方法刻蚀Nb 2AlC 、V 2AlC 得到Nb 2C 、V 2C 二维材料［13］。
这类材料通过剥离MAX 相而得，具有和石墨烯（Graphene ）类似的结构，被命名为MXene 。
由于MAX 相数量众多，且包含多种元素，所以通过刻蚀MAX 相可制备出大量具有特殊性能的MXene 。
这对于二维晶体材料的制备与应用研究具有重要的意义［2-3，14-15］。
1制备及表征制备MXene 最常用的方法是利用高浓度氢氟酸化学剥离MAX 相。
在MAX 的晶体结构中，M-X 键主要是共价键与离子键，结合键的强度很高；M-A 键及A-A 键有较多的金属键成分，相对较弱。
因此，A 层原子反应活性也最高。
Xie 等［16］研究表明，MAX 相的化学反应活性强烈地依赖于A 原子的化学活性，并随着MX 层厚度的增加而降低。
神奇的新型材料
神奇的新型材料我们每个人都有使用铅笔的经历，但几乎没有人意识到当我们用铅笔在纸上留下字迹的同时也不知不觉地制造出了很有可能在不久的将来改变人类生活的新材料。
这种目前在科学界最热门的材料就是石墨烯。
顾名思义，石墨烯与石墨有紧密的联系。
我们知道，石墨是一类层状的材料，它是由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成的。
由于层间的作用力较弱，因此石墨层间很容易互相剥离，形成薄的石墨片，这也正是铅笔能在纸上留下痕迹的原因。
这样的剥离存在一个最小的极限，那就是单层的剥离，即形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这就是石墨烯。
但长久以来，科学家们从理论上一直认为这种纯粹的二维晶体材料是无法稳定存在的，一些试图制备石墨烯的工作也均以失败而告终。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的A. Geim教授及其合作人员凭借极大的耐心与一点点运气终于如大海捞针般首次发现了石墨烯。
他们采取的手段与铅笔写字有异曲同工之妙，即通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终通过显微镜在大量的薄片中寻找到了理论厚度只有0.34纳米的石墨烯。
这一发现在科学界引起了巨大的轰动，不仅是因为它打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，更为重要的是石墨烯的出现带来了众多出乎人们意料的新奇特性，使它成为继富勒烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料。
而Geim 教授也凭借这一发现获得了2008年诺贝尔物理学奖的提名。
石墨烯这一目前世界上最薄的物质首先让凝聚态物理学家们惊喜不已。
由于碳原子间的作用力很强，因此即使经过多次的剥离，石墨烯的晶体结构依然相当完整，这就保证了电子能在石墨烯平面上畅通无阻的迁移，其迁移速率为传统半导体硅材料的数十至上百倍。
目前科学家们已经研制出了石墨烯晶体管的原型，并且乐观地预计不久就会出现全由石墨烯构成的全碳电路并广泛应用于人们的日常生活中。
石墨烯还具有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知的力学强度最高的材料，并有可能作为添加剂广泛应用于新型高强度复合材料之中。
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北京科技大学材料科学与工程学院博士生《材料科学与工程选论》学习报告报告题目：新型二维晶体材料——黑磷烯学号：作者：越迷贝贝导师：专业名称：材料科学与工程2016年5月8日北京科技大学材料科学与工程学院博士研究生《材料科学与工程选论》课程报告目录摘要 (I)Abstract (II)1 引言 (1)2 二维晶体材料的发展 (2)2.1二维晶体材料的发展背景 (2)2.2二维晶体材料的优越性 (4)3 黑磷烯的性能 (6)3.1 黑磷烯的晶格结构 (6)3.2黑磷烯的表征 (7)3.3 黑磷烯的带隙 (8)3.4 黑磷烯的各向异性 (11)3.5 黑磷烯的光子学特性 (13)4 黑磷烯的制备 (15)4.1 机械剥离法 (15)4.2 液相剥离法 (17)4.3 化学合成法 (19)5 黑磷烯的应用 (21)5.1 场效应晶体管 (21)5.2 其他应用 (24)6 发展与展望 (27)参考文献 (29)摘要随着信息技术的不断发展，传统三维半导体材料即将到达瓶颈。
而新型二维晶体材料——黑磷烯很有希望替代传统半导体材料。
作为刚发现的一种二维晶体材料，黑磷烯的研究仍然处于起步阶段。
本文综述了黑磷烯拥有的独特性能，现有的制备方法及可能的应用领域等。
黑磷烯具有褶皱蜂窝状结构，其二维晶体结构类似石墨烯，非常稳定。
黑磷烯具有直接带隙，且其带隙能随着黑磷烯的层数改变而在0.3eV-2eV之间改变。
因为其独特的晶体结构，黑磷烯在光学、电学及力学方面都有不同于其他二维晶体的各向异性。
黑磷烯的制备目前主要有3种方法，包括机械剥离法、液相剥离法和化学合成法。
由于黑磷烯优异的各项性能，使得它在场效应晶体管及光电设备等方面都有非常广阔的发展前景。
但是，黑磷烯的大规模应用目前来看还需努力。
因为黑磷烯存在两大问题：其一，在空气中非常不稳定，容易老化；其二，目前的制备方法仍然无法大规模低成本地制备出可供工业应用的黑磷烯。
关键字：二维晶体材料，黑磷烯，半导体，性能，制备Black Phosphorene，a New Kind of 2-D Crystal MaterialAbstractAs the development of information technology, the development of traditional 3-D materials will reach the bottlenecks before long. The new kind of 2-D crystal material, black phosphorene, is regarded as an alternative to the traditional 3-D materials. Black phosphorene was discovered in the recent years, and the research of black phosphorene is still in its infancy. This paper reviews the unique properties, the preparation methods and the possible application areas of black phosphorene. Black phosphorene has a direct band-gap, which ranges from 0.3eV to 2eV as the layer changes. Because of the special crystal structure, black phosphorene displays anisotropic in optical, mechanical and electrical properties. Heretofore, there are 3 kinds of preparation methods of black phosphorene, including mechanical exfoliation, liquid exfoliation and chemical synthesis. It is acknowledged that black phosphorene can play a big role in the field of field effect transistor(FET) and photoelectric equipment because of its excellent performances. However, many works remain to be done for the practical application of black phosphorene. More attention should be paid to two problems: firstly, black phosphorene is not stable in the air and it is easy to aging; secondly, black phosphorene is difficult to put into mass production by current reparation methods.Key words: 2-D crystal material, Black phosphorene, Semiconductor, Property, Preparation1 引言从石器时代到青铜时代、铁器时代，再到现代的信息时代，人类社会文明的发展史从某个意义上来说也是一部材料的进化史。
在当今这个信息化时代，人们每时每刻都离不开各色各样的电子产品。
而半导体器件作为电子产品的“核心”器件，对于半导体材料的要求也越来越高。
传统的三维晶体材料随着不断的开发，由于其本身的特性限制，可以预见在不久的将来就会到达瓶颈。
而随着石墨烯、过渡金属硫化物等二维晶体材料的不断研究开发，二维晶体材料其特有的、光学、电学性能逐渐被认识发掘，使其有可能接替传统三维晶体材料，继续推进人类的信息化进程。
黑磷烯是近两年来刚发现的一种二维晶体材料，人们对黑磷烯寄予厚望，称其为后硅晶时代的新希望。
黑磷烯拥有许多比石墨烯、过渡金属硫化物更加优异的性能。
它具有褶皱蜂窝状结构，具有直接带隙，且其带隙可以通过控制其层数进行调节，同时，它具有良好的各向异性，在光学性能方面也有惊人的表现。
因此，黑磷烯可能被用于制造场效应晶体管及各种光电器件。
但是，目前，黑磷烯在国内外的研究仍然处于起步阶段。
如何大批量生产黑磷烯，如何对黑磷烯的性能进行最大程度的开发，如何克服黑磷烯不稳定的特性，这些问题依然没有得到有效解决。
正如石墨烯一样，如何真正的将黑磷烯应用于实际生产生活中，从而造福人类，仍然需要材料工作者们后续很长时间的探索研究。
2 二维晶体材料的发展2.1二维晶体材料的发展背景二十一世纪是信息化的时代。
随着信息技术的不断发展，我们的生活生产中离不开形形色色的电子产品。
这些电子产品日新月异，不断地更新换代。
电子产品的发展与更新，不光是外观的更新，对于它内部电子器件的尺寸和精细度的要求也在不断的提高，传统的三维晶体材料已经不能满足科技发展的需要。
应对这样的一个发展现状，科学家们以及工业界一直在寻找一种新的材料来制造电子器件，尤其是高性能的半导体电子器件，使其能够满足信息技术飞速发展的需求。
同时，二十一世纪也是一个能源缺乏的时代。
随着工业化进程不断加深，人们对于能源的需求日益增大，随着电子器件增多，能耗也在与日俱增。
而传统能源却在逐渐枯竭。
因此，如何降低能耗，应对二十一世纪的能源危机，也是亟需解决的问题。
正当此时，石墨烯的发现仿佛给科学家们打开了一扇门。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在[1]，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
从此，以石墨烯为代表的二维晶体材料进入了科学家们的视线。
所谓的二维晶体材料是由几层单原子层堆叠而成的纳米厚度的平面晶体。
如图2-1所示，二维晶体材料的典型代表有石墨烯、单层过渡金属二硫化物（如单层MoS2）、单层六方氮化硼以及薄层黑磷等[2]。
图2-1 典型二维晶体材料：（a ）石墨烯；（b ）MoS 2；（C ）黑磷；（d ）可形成二维晶体的元素二维晶体材料所具有优越的电学、光学和磁学特性，为新型半导体材料的研究提供了新的方向和新的希望。
二维晶体材料属于纳米材料，它的几何尺寸介于1nm-100nm 之间。
相较于传统的三维晶体材料，二维晶体材料具有巨大的尺寸效应和巨大的表面效应，这两大效应是这类材料具有某些特殊物理和化学特性的根本原因，比如光学特性和电学的特性[3]。
随着信息技术的飞速发展，传统半导体材料即将进入瓶颈。
国际半导体技术蓝图[4]指出，到2020-2025年，许多器件的物理特征尺寸将有望跨过10nm 大关。
可以预见，当微电子器件的物理尺寸达到5-7nm 的范围时，任何以MOS 物理特性作为基本工作原理的晶体管结构都将难以正常工作。
因此，我们不得不面对这样一个基本问题：当器件物理尺寸已经小到三维晶体材料极限的情况下，我们如何增加计算机等设备的计算和存储能力。
有科学家预言，二维晶体将会对2028年的硅材料进行末日接棒。
二维晶体材料的发展其实是近十几年的事情。
2004年，科学家们首度发现了单层的石墨烯（graphene ）材料，并对其性能进行了研究，发现它具有二维狄拉克费米子特征，还拥有优异的电学性质。
石墨烯是一类严格意义上的二维晶体材料，它不同（d ）于传统的二维材料，它的发现为我们解决当前大规模集成电路所遇到的问题提供了新的机遇和研究平台。
2010年，英国著名科学家Novoselov和Geim由于对二维晶体材料石墨烯的突破性研究而成为了诺贝尔物理奖的得主。
这导致了更多的科学家将目光对准了石墨烯等二维晶体材料，使得二维晶体材料的研究有了突飞猛进的发展。
石墨烯独特的二维结构和物理特性得到了最广大科学家的关注，与此同时，与石墨烯结构非常相似的另一类无机二维晶体材料——黑磷烯的研究也在逐渐的兴起。
2.2二维晶体材料的优越性以石墨烯、黑磷、过渡金属硫化物等为代表的二维晶体材料的研究已经成为了当前物理界的一个重要的研究热点。
由于限域效应，二维晶体材料表现出与传统三维块体晶体材料完全不一样的性质，例如：如图2-2所示，多层的MoS2是间接带隙半导体，而单层MoS2则存在直接带隙等[5]。