2次元材料の大規模合成に向けた最近の進展

グラフェンや遷移金属ジカルコゲニドなどに代表される2次元材料は光との相互作用やユニークなバンド構造、磁気構造などをもつことから光触媒、太陽電池、トランジスタ、スピントロニクスなど様々な領域で応用が期待されています。

このような素材は通常、剥離や気相成長といったプロセスで作成されています。今週Natureに掲載された研究は、非ファンデルワールス系(non-vdW)の結晶を2次元の金属カルコゲナイト層に変換する方法を提案しています。

提案手法ではnon-vdW結晶固体を適切な蒸気圧とエンタルピー条件下でカルコゲン蒸気にさらすことで実現されています。ヘテロ原子置換(イットリウムやリン)の遷移金属カルコゲナイドも本手法で合成できるため、高温で良好な安定性を備えた位相を洗濯した遷移金属カルコゲナイド構造を合成するために広く用いられる手法になるかもしれません。

図1 提案手法の概要([1]のFig.1 aより引用)

この素材はエネルギー、エレクトロニクス、触媒などの幅広い領域に応用可能性があり、高いスループットでの生産が実現することでこれらデバイス分野のブレイクスルーになるかもしれません。

興味のある方はぜひ下の関連URLのNatureの紹介記事や、Research Gateで公開されている原文を合わせてご覧ください。

関連URL:

・Natureの記事紹介:https://www.nature.com/articles/d41586-020-00094-5

・Research Gate: https://www.researchgate.net/publication/338754975_Conversion_of_non-van_der_Waals_solids_to_2D_transition-metal_chalcogenides

参考文献

[1]Du, Z., Yang, S., Li, S., Lou, J., Zhang, S., Wang, S., … & Ajayan, P. M. (2020). Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides. Nature577(7791), 492-496.