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  二維過渡金屬二硫族化合物(TMDs)，由于量子限域效應(yīng)，展示了許多與其塊體材料不同的光、電、磁性質(zhì)。具有本征帶隙的二維TMDs，作為零帶隙石墨烯材料的互補(bǔ)材料，為新型場效應(yīng)晶體管與光電器件提供了新的可能。最近關(guān)注的焦點(diǎn)主要集中在它們本征的或者平面異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的制備及其性質(zhì)、應(yīng)用的研究，主要在二維尺度上。除了二維尺寸和形式的變化，原子級薄的TMDs片自組裝，是一個(gè)新興的領(lǐng)域，目前探索很少。作為一種紙狀的薄膜材料，通過折疊和卷曲的組裝過程可以把二維材料相對簡單的結(jié)構(gòu)變成復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如納米卷（NS）。這種納米卷在繼承原有結(jié)構(gòu)優(yōu)異特性的同時(shí)，可能產(chǎn)生與眾不同的新性質(zhì)。但是，目前的研究現(xiàn)狀受限于機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，高質(zhì)量TMDs納米卷的制備存在巨大的挑戰(zhàn)。 

  在國家自然科學(xué)基金委和中科院先導(dǎo)項(xiàng)目的大力支持下，中科院化學(xué)所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)了一種簡便的溶液誘導(dǎo)組裝方法，可以幾乎無損地獲得本征TMDs納米卷。氣相沉積法（CVD）制備的二維TMDs與襯底材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，因此從高溫（>700℃）生長完成到冷卻至室溫時(shí)在二維材料表面會(huì)產(chǎn)生較大的張力。研究者僅用一滴乙醇溶液，滴到CVD生長的二維材料表面，利用乙醇溶液的插入效應(yīng)，在5秒鐘內(nèi)獲得了高質(zhì)量的TMD納米卷（圖1），收率接近100%。掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼測試表征展示了獲得的TMDs納米卷卷曲致密、無雜質(zhì)、高結(jié)晶性的特點(diǎn)�；谄浒⒒椎侣菪Y(jié)構(gòu)，納米卷的整個(gè)片層都能夠參與載流子的輸運(yùn)，與單層TMDs片相比，TMDs納米卷的場效應(yīng)晶體管遷移率是卷曲前單層TMDs片遷移率的30倍。獨(dú)特的自封裝結(jié)構(gòu)使TMDs納米卷展示了更高的光、電穩(wěn)定性。此外，基于其內(nèi)部開放的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以納米卷為載體，在其間隙可調(diào)的層間負(fù)載了有機(jī)半導(dǎo)體分子、聚合物、納米粒子、二維材料以及生命活性物質(zhì)，制備了在分子水平上復(fù)合的異質(zhì)TMDs納米卷，這將會(huì)賦予TMD-NS新的屬性和功能（圖2）。這些獨(dú)特的性質(zhì)為未來TMDs納米卷應(yīng)用于太陽能電池、光探測器、柔性邏輯電路、能源存儲(chǔ)和生物傳感等領(lǐng)域提供了材料基礎(chǔ)。

圖1 CVD生長的TMDs片自卷曲的示意圖 

圖2 MoS2納米卷的形貌 (a)、結(jié)構(gòu) (b)、光電性能表征 (c, d, h) 及復(fù)合TMDs納米卷 (e, f, g)。（比例尺：a, c, d, 5 μm; b, 20 nm, 插圖, 2 nm; f, 10 nm; g, 2 nm.）

  該工作近期發(fā)表在Nature Commun. 2018, 9: 1301（DOI: 10.1038/s41467-018-03752-5）上。 

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03752-5