二维材料晶系

二维材料晶系
1 二维材料晶系简介
二维材料是指晶体结构在一个方向上仅有几个原子层，另一个方
向上则有数百个原子层的材料。

它们的厚度仅有几个原子层，如石墨烯、二硫化钼、氧化硼等，具有单一面子层结构，或者是由数层原子
片组成的多层结构。

二维材料因其高度可调控性、优异的电学、光学、磁学等物理化学性质以及广泛的应用前景，成为研究热点。

二维材料晶系可分为单晶态、多晶态和纳米晶态。

其中，单晶态
指晶体在几个原子层以内存在完整的晶格结构。

多晶态指由许多单晶
粒子组成的多晶体材料，这些晶粒之间存在一定的晶格错配。

纳米晶
态则是由许多纳米晶粒子组成的纳米级粉末，晶格更加错乱，晶体结
构不够稳定。

2 二维材料晶系分类
目前，已经发现的二维材料晶系很多，主要可以分为六大类。

（1）二硫化物类
这类物质的晶格结构由一层硫原子分别环绕两个层的过渡金属原
子（如Mo，W，Nb等）构成。

（2）层状氮化物类
这类材料由由氮原子堆积成的二维晶格，其中最具代表性的是氮
化硼（BN）。

（3）石墨烯类
石墨烯是由碳原子构成的平面六角晶格的物质，由于其出色的导
电性、热导性和力学性能，成为二维材料中最具代表性的一种。

（4）磷类
这类二维材料主要是由磷原子衍生出来的片状晶体结构，如磷化
铜（Cu3P），磷化镉（CdP）等。

（5）六方氮化硼类
这类材料由氮原子和硼原子构成的六方晶格，比如六方氮化硼
（h-BN）是一种离子性材料，具有优异的机械性能。

（6）其他类
这类材料包括氧化物、氯化物、碳化物等，如氯化铝（AlCl3）、
氯化铜（CuCl）、氧化钛（TiO2）等。

3 二维材料晶系应用前景
二维材料作为具有特殊化学结构和性质的新型材料，可以在生物、电子、能源等方面做出重大贡献，这里列举几个具体应用：（1）电子技术领域
石墨烯作为最具代表性的二维材料已经被广泛地应用到电子技术领域，其中最受关注的是电子输运和储存方面，如开发新型传感器、与生物体相互作用的“可穿戴”感应器。

（2）能源领域
纳米材料在能源领域的应用已成为研究的热点，而二维材料因其对能量的吸收特性、能量转换效率等方面表现出的优异性能，将为能源领域做出贡献。

比如氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO）等二维材料可用于制作太阳能电池。

（3）生物医药领域
二维材料在生物医药领域中有着潜在广阔的应用前景，如石墨烯用于DNA纳米传感器、可用于开发抗菌、抗氧化和抗癌实用材料等。

总之，二维材料晶系具有众多优异性质，这种匹配度恰到好处的晶体结构可为今后的应用领域提供更多更广泛的选择，至少在此领域中，二维材料的研究和应用具有良好的前景。