日前,2024世界青年科学家峰会分论坛活动之一的2024国际二维材料会议在浙江温州举行。会议召开期间,来自二维材料领域的三名青年学者,围绕二维材料早期研究的收获及影响、参与课题的挑战及未来研究方向等展开了探讨,一起来看。
Marcelo Lozada hidalgo
曼彻斯特大学国家石墨烯研究所研究员
问:在未来的工作中,您希望探索哪些新的研究方向以推动二维材料领域的发展?
答:我的研究方向之一是研究电场效应在离子通过二维晶体传输中的影响。
具体来说,我们发现可以利用“双门控”技术,将离子通过二维晶体传输时的电场和电荷密度分开。这项技术最初来自电子传输设备,但现在我们将其引入到离子传输领域,证实了原本紧密耦合的电化学过程可以被分开操作。虽然我们在这方面只进行了初步探索,但不同电化学过程和二维晶体的改变存在无穷无尽的可能性。这一研究方向在能源领域以及电子学领域都有着巨大的潜力。
Christopher E. Shuck
美国罗格斯大学副教授
问:在二维材料领域的早期研究中,您有哪些见解或收获?这些经历如何影响了您对这个领域未来发展的看法?
答:我的早期研究主要集中在二维材料(特别是Maxine材料)的更复杂化学性质上,这些化学性质与大多数人所研究的有所不同。
我们最初的预期是,这些材料的性质会与我们加入材料中的化学成分呈线性关系,然而我们惊喜地发现,许多材料表现出了非线性或突现性质,这让我们意识到,材料中发生的物理现象比我们预期的更为复杂。这些非线性或突现的特性出现在我们原本认为应该具有线性性质的化学成分中。这让我意识到,在二维材料中,存在更多我们最初未曾预料到的底层物理现象。
简而言之,这意味着二维材料有能力解决我们最初未曾想象到的问题,因为它们可能表现出一些至今没人预测过的特性。这些现象甚至出现在相对简单的化学成分中。实际上,许多二维材料的不同类别都可以涉及到更复杂的化学成分。对我而言,这意味着我们正在进入一个新的阶段——在这个阶段,我们不仅仅是使用现有的二维材料或化学成分,而是可以开始有针对性地设计二维材料,以满足特定的应用需求。也就是说,我们可以定制二维材料,使其成为某一应用领域中最理想的材料,而不再仅仅是将现有的二维材料应用于某个特定的用途。
Verónica MONTES GARCÍA
法国科学院(ISIS) 研究员
问:在您参与的项目或课题中,您遇到过哪些挑战?在应对这些挑战的过程中,您获得了哪些宝贵的经验?
答:我认为,开发混合材料时遇到的最大挑战之一就是如何制定一种方法,使我们能够有效地实现协同效应,即在不损害原始材料内在特性的前提下,获得增强的性能,甚至全新的特性。
例如,共价有机框架材料(COF)由于其较高的孔隙度而广为人知,但它们是绝缘的。为了解决这个问题,我们将其与电导材料(如金属或氧化石墨烯)结合。然而,在这种组合中,我们不能失去原始共价有机框架材料的孔结构。为此,我们要开展系统化的研究,我们需要优化结构与性能之间的关系,需要优化性能,但同样也需要关注物理化学特性,为此我们需要进行细致的表征。