成千上万的2D材料正等待着被发现

化学家们把希望寄托在二维材料上，比如石墨烯和六角氮化硼为他们提供了一条通往新电子技术的道路。有些材料已经还没有达到预期但现在，来自瑞士的研究人员希望极大地扩展二维材料的化学空间，从而为技术人员提供一系列现成的材料，可以为特定的应用选择一组特定的性能。

尼古拉Marzari瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的教授和那里的同事以及立陶宛维尔纽斯大学生物技术研究所的同事，通过观察超过10万种独特的、实验上已知的三维化合物，开始寻找新的二维材料。然后，研究人员将范围缩小到近6000种似乎以层状化合物形式存在的更短的列表。这些化合物可以像劈开石板层一样被剥离，但只是在分子尺度上。最终，从这些材料中剥离原子层应该是可能的，就像用胶带从3D石墨中取出一层2D石墨烯一样。

有了这份清单，研究小组然后应用了基于范德华密度泛函理论(DFT)的计算，他们可以用实验结构数据和计算出的结合能来证实这一点。这使得他们将清单缩短到近2000种化合物。他们认为，这些材料具有必要的几何和粘合标准，应该使它们相对容易脱落，从而产生许多新的二维材料供进一步研究。

然而，可剥离并不意味着这些2D材料有任何用处。因此，该团队随后专注于1825个中最有希望的1036个，它们可能很容易生成二维材料，然后从特定的物理和电磁特性方面进一步研究它们。在258种材料的子集中，他们发现了56种铁磁和反铁磁系统，包括半金属和半半导体。这极大地扩展了预测的2D材料列表，并可以填补石墨烯等材料特性和性能的空白，phosphorene而且silicene例如。

更长的列表中的其他2D材料仍有待研究，以获得未来应用尚不需要的特性。“特别是，许多机会可能来自对称性降低或涉及两种以上原子物种但结构相对简单的材料;最常见原型的识别也可以通过化学替代和替代现场装饰进一步扩大2D材料的列表，”该团队报告说。

“这篇论文非常清楚地展示了二维材料的奇妙多样性，”化学物理学家说乔纳森·科尔曼都柏林三一学院的教授。“我们都知道2D材料家族有很多成员，但这篇论文第一次量化了这一点，使用非常广泛的数据收集算法来分析大量的晶体固体，以寻找2D特征的证据。”他补充说:“这是一个突破，将使我们进一步打开这一领域。”

托本Daeneke皇家墨尔本理工学院的教授也同样充满热情。他说:“这些材料有可能彻底改变电子设计，并使自旋电子学等技术成为现实。”“这项工作无疑会激发我们合成化学家的灵感，他们现在会跑到实验室去实现这些材料。”

Marzari说:“当然，下一步是寻找电子、催化、膜等有趣的材料。”“(这项研究中的)第一个‘孩子’发现也出来了——刚刚被接受。物理评论快报在创纪录的时间内。”²二维材料家族的新成员是一种单层jacutingaite，一种2008年在巴西发现的矿物。