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证券时报网03月29日讯 据中国科学院消息，近日，中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋、王怀雨研发团队在二维材料领域取得新突破，制备出高稳定性黑磷。有业内人士预计，黑磷有望借此技术向半导体材料迈出重要一步，取代石墨烯也并非没有可能。
作为二维材料的典型代表，石墨烯的研发荣获了2010年诺贝尔物理学奖，并掀起了人们研究二维材料的热潮。然而，由于石墨稀本身没有带隙，限制了它在半导体工业和光学器件等领域的应用。2014年，与石墨烯一样拥有二维层状结构的黑磷，被视为新的超级材料，刚一出现就引起了全世界的广泛关注。
黑磷的光学性能同其它半导体相比也有巨大优势，它的半导体带隙是直接带隙，即导带底部和价带顶部在同一位置，这意味着黑磷可以和光直接耦合，构筑新一代光电器件。此外，黑磷还具有独特的力学、电学和热学的各向异性。尽管黑磷已在多个领域展现出巨大的应用潜力，它却存在着一个致命缺陷：缺乏稳定性。当接触水和氧气时，黑磷层片会在极短时间内氧化进而降解掉。这一缺陷极大地限制了黑磷的研究和工业应用。
为解决黑磷的这一“阿喀琉斯之踵”，喻学锋、王怀雨研发团队创造性地提出用配位化学的方法来提高黑磷的稳定性。研发团队设计了一种钛的苯磺酸酯配体，利用钛原子的空轨道和苯磺酸酯的强吸电子效应，该配体可与黑磷的孤对电子对进行配位，从而占据孤对电子，这样磷原子就无法再与氧气发生反应。对比实验表明：与未经修饰的黑磷会迅速降解不同，钛配体修饰的黑磷能在水中和湿度高达95%的潮湿空气中放置数日，而保持光学性能稳定。该修饰技术简单有效，在不改变黑磷晶体结构的前提下，就能极大提高它的稳定性。该研发团队已经在黑磷研发领域申请PCT专利1项、国家发明专利3项，并在积极推进相关技术的产业化。
业内人士指出，这种高稳定性黑磷的成功制备，无疑可有效推动黑磷在光电器件等领域的工业应用，还将极大促进其在能源、催化、生物医学等领域的深入研究。黑磷有望借此技术向半导体材料迈出重要一步，取代石墨烯也并非没有可能。黑磷有望成为新的热门半导体材料，A股市场上从事磷化工的企业在生产黑磷上具备先发优势，有望从中受益。
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