科技日報訊（記者 張佳欣）一種熱門的二維材料家族迎來了“大擴容”。包括美國普渡大學(xué)、德雷塞爾大學(xué)在內(nèi)的研究團隊在最新一期《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們將MXene材料家族的成員數(shù)量翻了一番，甚至在其中一種材料里引入了創(chuàng)紀錄的9種金屬。這一突破不僅擴展了材料組合的可能性，也為未來開發(fā)新型能源和電子器件提供了契機。

　　與標志性的二維材料石墨烯（由單層碳原子構(gòu)成）不同，MXene含有多層金屬與碳或氮原子。2011年，人們合成的第一個MXene是二維的碳化鈦薄片，其結(jié)構(gòu)是兩層鈦原子夾著一層碳原子，宛如一個三明治。不過，人們并不能像做三明治一樣隨意決定哪些金屬進入哪一層。原子大小和電子特性不同，金屬往往各有“偏好”。

　　普渡大學(xué)團隊也曾合成出含4種金屬的MXene，但始終無法確認復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的金屬分布。此次，團隊利用離子質(zhì)譜逐層剝離MXene原子，首次清晰地描繪了不同金屬在層間的位置。結(jié)果顯示，當MXene含有4—6種金屬時，仍遵循“各歸其位”的分布規(guī)律。然而，當金屬種類達到7種及以上時，情況發(fā)生逆轉(zhuǎn)：各種金屬不再分層，而是均勻混雜在一起，連此前難以引入的鎢也能穩(wěn)定存在。而鎢進入二維材料后，可能被用作制氫燃料的催化劑。

　　這一成果意味著未來可在更寬廣的“元素調(diào)色盤”中自由組合，從而獲得性能多樣化的材料，為能源存儲、電子器件、催化以及電磁屏蔽等領(lǐng)域帶來全新可能。