2019年二维材料前沿综述精选

本文盘点了2019年至今二维材料领域的重要综述，以此总结该领域最新前沿研究成果。

1、Chem. Rev.：基于二维纳米材料的电转换化学传感器 

汉诺威达特茅斯学院的Katherine A. Mirica，Zheng Meng等人，总结了近年来有关于二维纳米材料电转换化学传感器的研究工作。电转换传感器以其结构简单且与标准电子技术的能够较好的兼容性，产生的信号可以被有效地采集，处理，存储和分析。二维（2D）纳米材料，包括石墨烯，磷烯，过渡金属二卤化碳和其他材料，其卓越的电子和物理特性源自于他们的2D结构，在制造高性能电转换化学传感器上有很高的潜力。这篇综述重点描述了这类传感器的结构组成，并讨论了不同类型结构的基本工作原理。结构特征，电子特性和表面2D纳米结构的化学反应，是影响传感器的传感性能的因素。这类传感器能检测的物质包括：气体，挥发性化合物，离子和生物分子。文章在分子设计，结构-性质关系和设备制造技术这几个方面讨论了传感性能，并且讨论了二维纳米材料在电导传感器的未来发展中所面临的挑战和机遇。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00311

2、Chem. Rev.：电纺及电纺纳米纤维：方法，材料和应用 

电纺丝是一种广泛用于产生超细纤维的通用技术。乔治亚理工大学和埃默里大学的Jiajia Xue，Tong Wu等人总结了近年来在电纺技术领域的优秀研究成果。结果表明，近年来在电纺方法的开发和电纺纳米纤维的工程设计方面已经取得了显着进展，能够适应和实现各种应用。这篇文章全面概述了静电纺丝的研究内容，包括原理，方法，材料和应用。文章重点介绍了与电纺纳米纤维应用最重要的具有代表性的新进展，内容分为以下几个部分:1. 简要介绍电纺的早期历史，然后讨论其原理和常用设备。2. 讨论了在过去的二十年中，电纺丝作为制备具有多种成分，结构和特性的纳米纤维的强有力技术的复兴。3. 电纺纳米纤维的应用，包括用作“智能”垫子，过滤膜，催化载体，能量收集/转换/存储组件，光子和电子设备以及生物医学支架。文章还提供有关未来发展的挑战，机遇和新方向的观点，并总结了静电纺丝纳米纤维大规模生产的方法，以及在日常生活中广泛使用的各种类型的基于静电纺丝纳米纤维的商业产品。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00593

3、Chem. Rev.：纳米线电子学：从纳米到宏观 

加州大学的Chuancheng Jia,  Zhaoyang Lin总结了在过去的二十年中有关探索具有组装功能的半导体纳米线在纳米级电子学和宏观电子学上的研究成果。半导体纳米线是自下而上组装功能性电子和光电设备的纳米级构建块之一。文章首先简要概述各种半导体纳米线和纳米线异质结构的合成控制，及精确控制其物理尺寸，化学成分，异质结构界面和电子特性的方法，从而为纳米线电子学提供了材料基础。然后，总结了一系列组装策略，这些策略是为制备具有可控取向和密度纳米线阵列而开发的，对于利用半导体纳米线构建越来越复杂的电子设备和电路至关重要。接下来，结合纳米线可调控电子特性和可控的组装方法，概述了一系列由纳米线构件组装而成的纳米级器件和集成电路，以及用于高性能大面积柔性的溶液可处理纳米线薄膜晶体管的独特设计。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00164

4、Chem. Rev.：半导体纳米线的气相生长：关键发展和悬而未决的问题 

洛桑联邦理工学院的Lucas Gu niat，Anna Fontcuberta i Morral等人在这篇文章中，将重点放在气相生长上，介绍了最有影响力的成就以及结论。从发现气-液-固制备方法的发现开始，总结了可以用纳米线形成的各种结构和材料。然后，进一步通过独特的结构进行功能化，例如三维异质结构/掺杂设计。文章还通过原位电子显微镜实验证实了纳米线的生长机理，并发现了不同合成技术之间的共同点。这篇综述可以为新接触这一领域的人提供参考，同时也为专家们提供了新的见解。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.8b00649

5、Adv. Mater.: 用于高级光电的基于石墨烯的混合尺寸范德华异质结构

尽管过去几年中2D原子晶体库已大大扩展，但石墨烯的研究仍是学术界和商业界关注的重点之一。由于其独特的电子结构，石墨烯为探索新颖的2D物理学提供了一个强大的平台，并已极大地影响了包括能源，电子和光子学在内的广泛领域。此外，将石墨烯与其他功能材料通过的设计人工范德华（vdWs）异质结构进行结合为材料的多功能性为提供了强大的策略。除了堆叠的2D–2D vdWs异质结构，石墨烯还可以通过vdWs相互作用与其他非2D材料混合。这种混合尺寸的vdW（MDW）结构为材料选择提供了很大的自由度，并有助于利用不同尺寸的协同优势弥补石墨烯的固有缺点。北京科技大学的Zheng Zhang，Yue Zhang等人概述了基于石墨烯的MDW异质结构的代表性进展，涵盖了从组装策略到光电子学中的应用。这些混合结构的科学价值和应用优势受到了很高的重视。此外，考虑到在工业规模，物理学和应用潜力方面的可能突破，指出了这一活跃研究领域中的挑战和未来前景。

文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.201806411

6、Adv. Mater.: 先进软材料，传感器集成以及可穿戴柔性混合电子在医疗保健，能源和环境中的应用 

软材料和系统集成技术为设计为医疗保健和人机界面等各种类型的可穿戴柔性混合电子产品（WFHE）提供了独特的机会。乔治亚理工学的Hyo-Ryoung Lim, Hee Seok Kim等人总结了这一领域的最新进展。从要求高度的机械柔韧性，传感能力和操作的简便性意义上来说，软性和生物相容性材料与小型化的无线可穿戴系统的集成无疑是一个诱人的前景。这篇文章提供了用于开发高级WFHE的最新材料，传感器和系统封装技术。将机械，电气，物理化学和生物相容性等性能在医疗保健，能源和环境中的集成传感器应用中进行了讨论。此外，概述了当前材料的局限性，以及WFHE的主要挑战和未来方向。提供了对新开发的WFHE的全面评估，以及对材料性能，传感器功能，电子性能和封装集成的必要的要求。

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901924

7、Adv. Mater.: 2D V-V二组分材料：现状与挑战 

作为快速发展的二维（2D）单元素材料家族的2D磷，砷，锑和铋，由于其特殊的结构和非凡的电子性能而引起了科学界的极大兴趣。将第五主族元素之间的单元素晶体调谐为双元素晶体不仅能够保留其独特结构的优势，调节其性能还能进一步扩展其多功能应用。南京科技大学的Shiying Guo, Yupeng Zhang等人对历史工作的回顾提供了二维V-V二元材料的理论预测和实验进展。讨论了双元素材料的各种有趣的电子特性，包括能带结构，载流子迁移率，Rashba效应和拓扑状态。还强调了它们在制造方法和潜在应用中的进展。最后，详细介绍了2D V-V二元材料的未来发展中的机遇和挑战。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902352

8、Nat. Mater.: 块体材料与二维材料集成用于物理耦合及应用 

混合异质结构对于功能器件系统至关重要。二维（2D）材料的出现拓宽了材料范围，超越了传统的基于三维（3D）材料的异质结构。开启了具有独特范德华特征的3D块状材料和2D原子层之间的新耦合现象的基础研究和应用。麻省理工学院的Sang-Hoon Bae, Hyun Kum等人回顾了2D和3D异质结构的最新制造工艺，对形成3D / 2D界面产生的独特现象的研究进行了的总结，并介绍了它们的应用，还讨论基于这些新的耦合体系结构的潜在研究方向。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41563-019-0335-2

本文由怪ayi供稿。

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