近日，中國科學院深圳先進技術研究院喻學鋒、王懷雨研發(fā)團隊在二維材料領域取得新突破，制備出高穩(wěn)定性黑磷。有業(yè)內(nèi)人士預計，黑磷有望借此技術向半導體材料邁出重要一步，取代石墨烯也并非沒有可能。

作為二維材料的典型代表，石墨烯的研發(fā)榮獲了2010年諾貝爾物理學獎，并掀起了人們研究二維材料的熱潮。然而，由于石墨稀本身沒有帶隙，限制了它在半導體工業(yè)和光學器件等領域的應用。2014年，與石墨烯一樣擁有二維層狀結構的黑磷，被視為新的超級材料，剛一出現(xiàn)就引起了全世界的廣泛關注。

黑磷的光學性能同其它半導體相比也有巨大優(yōu)勢，它的半導體帶隙是直接帶隙，即導帶底部和價帶頂部在同一位置，這意味著黑磷可以和光直接耦合，構筑新一代光電器件。此外，黑磷還具有獨特的力學、電學和熱學的各向異性。盡管黑磷已在多個領域展現(xiàn)出巨大的應用潛力，它卻存在著一個致命缺陷：缺乏穩(wěn)定性。當接觸水和氧氣時，黑磷層片會在極短時間內(nèi)氧化進而降解掉。這一缺陷極大地限制了黑磷的研究和工業(yè)應用。

為解決黑磷的這一“阿喀琉斯之踵”，喻學鋒、王懷雨研發(fā)團隊創(chuàng)造性地提出用配位化學的方法來提高黑磷的穩(wěn)定性。研發(fā)團隊設計了一種鈦的苯磺酸酯配體，利用鈦原子的空軌道和苯磺酸酯的強吸電子效應，該配體可與黑磷的孤對電子對進行配位，從而占據(jù)孤對電子，這樣磷原子就無法再與氧氣發(fā)生反應。對比實驗表明：與未經(jīng)修飾的黑磷會迅速降解不同，鈦配體修飾的黑磷能在水中和濕度高達95%的潮濕空氣中放置數(shù)日，而保持光學性能穩(wěn)定。該修飾技術簡單有效，在不改變黑磷晶體結構的前提下，就能極大提高它的穩(wěn)定性。該研發(fā)團隊已經(jīng)在黑磷研發(fā)領域申請PCT專利1項、國家發(fā)明專利3項，并在積極推進相關技術的產(chǎn)業(yè)化。

業(yè)內(nèi)人士指出，這種高穩(wěn)定性黑磷的成功制備，無疑可有效推動黑磷在光電器件等領域的工業(yè)應用，還將極大促進其在能源、催化、生物醫(yī)學等領域的深入研究。黑磷有望借此技術向半導體材料邁出重要一步，取代石墨烯也并非沒有可能。

黑磷概念股：澄星股份、興發(fā)集團、六國化工、云天化、湖北宜化、天原集團 。