二维材料非常薄，只有几个原子厚，具有独特的性质，使其在能量存储、催化和水净化等方面极具吸引力。瑞典林雪平大学研究人员开发出一种能够合成数百种新型二维材料的方法。研究发表在最新一期的《科学》杂志上。

自从石墨烯被发现以来，有关极薄材料（即所谓的二维材料）的研究呈指数级增长。二维材料相对于其体积或重量具有极大的表面积，因此产生了一系列物理现象和独特的性能，例如良好的导电性、高强度或耐热性，使得二维材料在基础研究和应用中都受到关注。

最大的二维材料家族是MXene，由称为MAX相的三维母体材料创建。它由3种不同的元素组成：M是过渡金属，A是（A族）元素，X是碳或氮。通过用酸去除A元素（剥离），可创建二维材料。但到目前为止，MXene是唯一以这种方式创建的材料系列。

研究人员引入了一种理论方法来预测其他可能适合转换为二维材料的三维材料，并证明了理论模型与现实是一致的。

研究人员采用了3步过程。首先，他们开发了一个理论模型来预测哪些母材是合适的。通过瑞典国家超级计算机中心的大规模计算，研究人员从包含66643种材料的数据库中识别出119种有前途的三维材料。

其次，他们尝试在实验室中制造这种材料。研究人员从母体材料YRu2Si2中去除了钇（Y），从而形成了二维的Ru2SixOy。

最后一步是进行实验室验证，他们使用扫描透射电子显微镜Arwen在原子水平上检查材料及其结构。利用Arwen还可使用光谱法研究材料由哪些原子组成。

研究证明了理论模型确实有效，并且所得材料由正确的原子组成。该理论可付诸实践，从而将化学剥离的概念扩展到比MXene更广泛的材料中。

林雪平大学助理教授周洁。图片来源：OLOVPLANTHABER

总圈点：

自从石墨烯横空出世，越来越多的二维材料家族成员进入人类视野。在电子元器件领域，很多二维材料凭借更高的电荷迁移率、更小的功耗等，展现出比传统硅材料更加优越的性能。不仅如此，在燃料电池、太阳能电池等新能源领域，二维材料凭借其独特结构和可调控特性，拥有广阔应用前景。科学家发现能够合成数百种新型二维材料的方法，将使二维材料家族进一步壮大，也为二维材料科学研究提供了更多可能。

（来源：科技日报）

结论：
本文综述了二维材料及其在能源存储、催化和水净化等多个领域的潜在应用。自石墨烯以来，二维材料的研究呈现出指数级增长，并已成为学术界的重要研究方向之一。
其中，MXene是最具潜力的二维材料家族成员之一，由三种不同的元素（M、A、X）构成。然而，目前还没有明确的研究指出如何通过控制这些元素之间的关系来创造出具有特殊性质的二维材料。
为了推进二维材料的研究，研究人员采用了一种理论方法来预测其他可能适合转换为二维材料的三维材料。结果显示，基于理论模型的预测结果与实际观察结果一致，这为二维材料的应用提供了有力支持。
这项研究成果有望推动二维材料的研发和应用，特别是在新能源、电子元器件等领域。此外，随着二维材料家族成员数量的增加，这一研究也将有助于深化我们对二维材料的理解，并为其未来发展提供更多可能性。
此外，本文还强调了二维材料的应用前景，并鼓励更多的科学家投入到二维材料的研究中，以期在未来的发展中取得更大的突破。