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新湖南客戶端 2025-08-18 15:50:10
近日，南華大學(xué)數(shù)理學(xué)院燕羅博士與電子科技大學(xué)周柳江教授合作在納米領(lǐng)域頂級(jí)期刊《ACS Nano》（影響因子16，中科院一區(qū)Top期刊）發(fā)表研究論文“Extending the MXenes to MOenes with emergent Quantum Phenomena”。該研究創(chuàng)新性地將傳統(tǒng)二維碳化物、氮化物和碳氮化物（MXenes）擴(kuò)展到氧族化物（MOenes），極大地?cái)U(kuò)展了MXenes材料家族，為未來(lái)科學(xué)研究與應(yīng)用帶來(lái)新機(jī)遇。燕羅博士為論文第一作者，南華大學(xué)為論文第一完成單位。
MXenes在能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換、電磁屏蔽、電子器件、傳感器、復(fù)合材料及生物醫(yī)療等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。2022年，超低能二次離子質(zhì)譜技術(shù)直接驗(yàn)證了碳氧化物的存在。利用該方法可對(duì)MXenes的組成成分進(jìn)行逐層分析，證實(shí)多數(shù)MXenes在“X”位含有豐富的氧元素。此外，一系列由Se元素占據(jù)“X”位的MXenes前驅(qū)體氧族化物已在實(shí)驗(yàn)中成功制備。受此啟發(fā)，燕羅博士與合作者設(shè)計(jì)出一種新型二維過(guò)渡金屬氧族化物——MOenes（圖1），并通過(guò)第一性原理和高通量計(jì)算，將相關(guān)研究擴(kuò)展至整個(gè)MOenes家族（圖2）。該材料具有良好的穩(wěn)定性，并表現(xiàn)出豐富的物理特性，包括超導(dǎo)電性、拓?fù)浣^緣體特性、半金屬特性、直接半導(dǎo)體特性、谷-自旋分裂、氨氣催化、熱電和非線性光學(xué)等（圖3）。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步構(gòu)建了公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)moenes.online，收錄了晶體結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)、電子結(jié)構(gòu)和聲子譜等關(guān)鍵信息。此項(xiàng)工作不僅提出了一種新型材料，實(shí)現(xiàn)了原子尺度的二維材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與物性研究，更重要的是，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立將為未來(lái)MOenes相關(guān)研究提供重要參考。（楊超娟）
圖1：(a) 2H- 和 (b) 1T-Mn+1OnT2 (n =1, 2) MOenes 的晶體結(jié)構(gòu)
圖3：MOenes相關(guān)物性
責(zé)編：金原
一審：金原
二審：蔣茜
三審：周韜
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