聚合物包覆硅纳米片有望取代石墨烯

材料牛注：石墨烯，由于其独特的物化性质而成为二维层状材料领域的引领者。然而，最近德国慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员开发出了一种新型聚合物包覆硅纳米片复合材料，该材料既拥有石墨烯这类二维层状材料的优势，又克服了其传统劣势，有望取代石墨烯。

与碳类似，硅也可形成只有一个原子层厚度的二维网状结构。这种类似石墨烯的层状材料具有特殊的光电性质。慕尼黑工业大学的科学家们将这种硅材料嵌入在聚合物中，形成了一个稳定的复合材料，该复合材料符合工业级聚合物技术的标准。因此，硅纳米片可以应用于柔性显示器、场效应晶体管和光敏器件等纳米电子领域。此外，由于硅具有储存锂离子的能力，因此也可以考虑将它用作锂离子电池负极材料。

与石墨烯类似，二维层状硅纳米薄片具有特殊的光电性质。虽然这种纳米材料的稳定性并不好。如今，慕尼黑工业大学的研究人员首次得到了一种复合材料，这种材料是由硅纳米片聚合物组成的，不但可以防紫外线而且易于合成。这项研究标志着科学家们在柔性显示器和光敏器件的工业应用领域迈出了重要一步。

慕尼黑工业大学高分子化学系的合作伙伴WACKER公司主席Tobias Helbich解释说：“硅纳米片特别令人感兴趣，因为现在的信息技术都是建立在硅的基础上，与石墨烯不同，硅作为基础材料不需要替换。但是，硅纳米片本身十分脆弱，如果暴露在紫外光中将很快分解，这严重限制了它们的应用。”

聚合物与硅纳米片的完美结合

现在，Helbich与高分子化学系的主席Bernhard Rieger教授合作，首次成功地将硅纳米片嵌入到聚合物中，从而防止了它的分解。同时，也防止了硅纳米片发生氧化。这是首个基于硅纳米片的纳米复合材料。

Tobias Helbich说：“纳米复合材料的特殊性在于其综合了两种成份的优良属性。聚合物机体可以吸收紫外光，稳定纳米片并赋予材料聚合物的性质，同时还保持了硅纳米片非凡的光电性质。”

纳米电子学的长远目标——快速工业化应用

硅纳米片的柔韧性以及对于抵抗外部影响的耐久性，也使得新开发的材料符合工业级聚合物技术标准。这使该材料的实际应用似乎触手可得。

这种复合材料特别适合应用在新兴和未来的纳米电子领域。在此，诸如电路和晶体管的“经典”电子部件可以在小于100纳米的规模上实现。从而实现全新的技术，例如用于更快的计算机处理器。

纳米电子光电探测器

Helbich构建的纳米复合材料的首次成功应用是最近才在ATUMS研究生课程（阿尔伯塔 / TUM国际功能异质材料研究生院）中提出的：慕尼黑工业大学纳米电子学院的Paolo Lugli教授和Alina Lyuleeva，与 Helbich和Rieger合作，成功打造了一款基于这些硅纳米片的光电检测器。

为此，他们将嵌有硅纳米片的聚合物安装在涂有金触点的二氧化硅表面。由于其尺寸微小，使得这种纳米电子学的探测器可节省大量的空间和能量。

原文链接：A New Alternative to Graphene

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，柏元娟编译，周梦青审核，点我加入材料人编辑部。

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