2019年二維材料前沿綜述精選

本文盤點了2019年至今二維材料領域的重要綜述，以此總結該領域最新前沿研究成果。

1、Chem. Rev.：基于二維納米材料的電轉換化學傳感器?

漢諾威達特茅斯學院的Katherine A. Mirica，Zheng Meng等人，總結了近年來有關于二維納米材料電轉換化學傳感器的研究工作。電轉換傳感器以其結構簡單且與標準電子技術的能夠較好的兼容性，產生的信號可以被有效地采集，處理，存儲和分析。二維（2D）納米材料，包括石墨烯，磷烯，過渡金屬二鹵化碳和其他材料，其卓越的電子和物理特性源自于他們的2D結構，在制造高性能電轉換化學傳感器上有很高的潛力。這篇綜述重點描述了這類傳感器的結構組成，并討論了不同類型結構的基本工作原理。結構特征，電子特性和表面2D納米結構的化學反應，是影響傳感器的傳感性能的因素。這類傳感器能檢測的物質包括：氣體，揮發性化合物，離子和生物分子。文章在分子設計，結構-性質關系和設備制造技術這幾個方面討論了傳感性能，并且討論了二維納米材料在電導傳感器的未來發展中所面臨的挑戰和機遇。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00311

2、Chem. Rev.：電紡及電紡納米纖維：方法，材料和應用?

電紡絲是一種廣泛用于產生超細纖維的通用技術。喬治亞理工大學和埃默里大學的Jiajia Xue，Tong Wu等人總結了近年來在電紡技術領域的優秀研究成果。結果表明，近年來在電紡方法的開發和電紡納米纖維的工程設計方面已經取得了顯著進展，能夠適應和實現各種應用。這篇文章全面概述了靜電紡絲的研究內容，包括原理，方法，材料和應用。文章重點介紹了與電紡納米纖維應用最重要的具有代表性的新進展，內容分為以下幾個部分:1. 簡要介紹電紡的早期歷史，然后討論其原理和常用設備。2. 討論了在過去的二十年中，電紡絲作為制備具有多種成分，結構和特性的納米纖維的強有力技術的復興。3. 電紡納米纖維的應用，包括用作“智能”墊子，過濾膜，催化載體，能量收集/轉換/存儲組件，光子和電子設備以及生物醫學支架。文章還提供有關未來發展的挑戰，機遇和新方向的觀點，并總結了靜電紡絲納米纖維大規模生產的方法，以及在日常生活中廣泛使用的各種類型的基于靜電紡絲納米纖維的商業產品。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00593

3、Chem. Rev.：納米線電子學：從納米到宏觀?

加州大學的Chuancheng Jia,??Zhaoyang Lin總結了在過去的二十年中有關探索具有組裝功能的半導體納米線在納米級電子學和宏觀電子學上的研究成果。半導體納米線是自下而上組裝功能性電子和光電設備的納米級構建塊之一。文章首先簡要概述各種半導體納米線和納米線異質結構的合成控制，及精確控制其物理尺寸，化學成分，異質結構界面和電子特性的方法，從而為納米線電子學提供了材料基礎。然后，總結了一系列組裝策略，這些策略是為制備具有可控取向和密度納米線陣列而開發的，對于利用半導體納米線構建越來越復雜的電子設備和電路至關重要。接下來，結合納米線可調控電子特性和可控的組裝方法，概述了一系列由納米線構件組裝而成的納米級器件和集成電路，以及用于高性能大面積柔性的溶液可處理納米線薄膜晶體管的獨特設計。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00164

4、Chem. Rev.：半導體納米線的氣相生長：關鍵發展和懸而未決的問題?

洛桑聯邦理工學院的Lucas Gu niat，Anna Fontcuberta i Morral等人在這篇文章中，將重點放在氣相生長上，介紹了最有影響力的成就以及結論。從發現氣-液-固制備方法的發現開始，總結了可以用納米線形成的各種結構和材料。然后，進一步通過獨特的結構進行功能化，例如三維異質結構/摻雜設計。文章還通過原位電子顯微鏡實驗證實了納米線的生長機理，并發現了不同合成技術之間的共同點。這篇綜述可以為新接觸這一領域的人提供參考，同時也為專家們提供了新的見解。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00649

5、Adv. Mater.: 用于高級光電的基于石墨烯的混合尺寸范德華異質結構

盡管過去幾年中2D原子晶體庫已大大擴展，但石墨烯的研究仍是學術界和商業界關注的重點之一。由于其獨特的電子結構，石墨烯為探索新穎的2D物理學提供了一個強大的平臺，并已極大地影響了包括能源，電子和光子學在內的廣泛領域。此外，將石墨烯與其他功能材料通過的設計人工范德華（vdWs）異質結構進行結合為材料的多功能性為提供了強大的策略。除了堆疊的2D–2D vdWs異質結構，石墨烯還可以通過vdWs相互作用與其他非2D材料混合。這種混合尺寸的vdW（MDW）結構為材料選擇提供了很大的自由度，并有助于利用不同尺寸的協同優勢彌補石墨烯的固有缺點。北京科技大學的Zheng Zhang，Yue Zhang等人概述了基于石墨烯的MDW異質結構的代表性進展，涵蓋了從組裝策略到光電子學中的應用。這些混合結構的科學價值和應用優勢受到了很高的重視。此外，考慮到在工業規模，物理學和應用潛力方面的可能突破，指出了這一活躍研究領域中的挑戰和未來前景。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.201806411

6、Adv. Mater.: 先進軟材料，傳感器集成以及可穿戴柔性混合電子在醫療保健，能源和環境中的應用?

軟材料和系統集成技術為設計為醫療保健和人機界面等各種類型的可穿戴柔性混合電子產品（WFHE）提供了獨特的機會。喬治亞理工學的Hyo-Ryoung Lim, Hee Seok Kim等人總結了這一領域的最新進展。從要求高度的機械柔韌性，傳感能力和操作的簡便性意義上來說，軟性和生物相容性材料與小型化的無線可穿戴系統的集成無疑是一個誘人的前景。這篇文章提供了用于開發高級WFHE的最新材料，傳感器和系統封裝技術。將機械，電氣，物理化學和生物相容性等性能在醫療保健，能源和環境中的集成傳感器應用中進行了討論。此外，概述了當前材料的局限性，以及WFHE的主要挑戰和未來方向。提供了對新開發的WFHE的全面評估，以及對材料性能，傳感器功能，電子性能和封裝集成的必要的要求。

文獻鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901924

7、Adv. Mater.: 2D V-V二組分材料：現狀與挑戰?

作為快速發展的二維（2D）單元素材料家族的2D磷，砷，銻和鉍，由于其特殊的結構和非凡的電子性能而引起了科學界的極大興趣。將第五主族元素之間的單元素晶體調諧為雙元素晶體不僅能夠保留其獨特結構的優勢，調節其性能還能進一步擴展其多功能應用。南京科技大學的Shiying Guo, Yupeng Zhang等人對歷史工作的回顧提供了二維V-V二元材料的理論預測和實驗進展。討論了雙元素材料的各種有趣的電子特性，包括能帶結構，載流子遷移率，Rashba效應和拓撲狀態。還強調了它們在制造方法和潛在應用中的進展。最后，詳細介紹了2D V-V二元材料的未來發展中的機遇和挑戰。

文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902352

8、Nat. Mater.: 塊體材料與二維材料集成用于物理耦合及應用?

混合異質結構對于功能器件系統至關重要。二維（2D）材料的出現拓寬了材料范圍，超越了傳統的基于三維（3D）材料的異質結構。開啟了具有獨特范德華特征的3D塊狀材料和2D原子層之間的新耦合現象的基礎研究和應用。麻省理工學院的Sang-Hoon Bae, Hyun Kum等人回顧了2D和3D異質結構的最新制造工藝，對形成3D / 2D界面產生的獨特現象的研究進行了的總結，并介紹了它們的應用，還討論基于這些新的耦合體系結構的潛在研究方向。

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-019-0335-2

本文由怪ayi供稿。

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