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發(fā)表于 2024-11-11 15:47:21
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本帖最后由 bravo090 于 2024-11-11 15:56 編輯
好年輕,。,。。
黑磷作為媲美石墨烯的“黑馬”自2014年以后得到了研究者的廣泛關(guān)注,,憑借其可調(diào)的帶隙,、高遷移率和良好的生物相容性,黑磷在能源,、電子與光電器件,、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域成果不斷,,創(chuàng)新應(yīng)用也不斷落地,。但其本身也存在關(guān)鍵性的挑戰(zhàn),那么比肩石墨烯的“夢(mèng)幻材料”未來(lái)幾何,?
作者:高瓴
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雖然對(duì)于黑磷從基礎(chǔ)研究到下一代器件的開(kāi)發(fā)研究均已經(jīng)取得了重大進(jìn)展,但仍有很多工作仍處于初級(jí)階段,,一些關(guān)鍵的重大挑戰(zhàn)仍然持續(xù)存在,。
1)為了滿足工業(yè)應(yīng)用的需求,必須考慮大規(guī)模生產(chǎn)和工藝集成的技術(shù)問(wèn)題,,這在納米科學(xué)和納米技術(shù)領(lǐng)域也起著重要作用,。因此,開(kāi)發(fā)低成本,、便捷,、環(huán)保的合成方法來(lái)控制BP納米材料的形狀、尺寸和性能顯得尤為重要,。
2)由于單分散的BP納米材料在不同維度(如單層BP,,尺寸均一BPQD)上難以實(shí)現(xiàn),BP納米材料的多層次結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系仍亟需解決。因此,,進(jìn)一步了解BP多層次的生長(zhǎng)機(jī)理并精確控制其形態(tài)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù),。
3)功能化BP納米結(jié)構(gòu),如摻雜BP或BP基合金和異質(zhì)結(jié),,已被證明可以顯著提高BP的器件性能,。因此,可以借助機(jī)器學(xué)習(xí)的方式,,總結(jié)并合理設(shè)計(jì)和精確控制功能化BP,,進(jìn)一步提高基于BP的下一代器件的性能。
4)雖然目前已經(jīng)建立了全面的理論來(lái)研究BP機(jī)理并全面了解其固有特性,,如光電探測(cè)性能和催化活性,,但由于BP龐大的結(jié)構(gòu)特征,對(duì)較大分子的吸附(如苯或甲苯)及其理論模擬仍然難以通過(guò)DFT計(jì)算建立,。因此,,開(kāi)發(fā)更龐大、更全面的模擬計(jì)算對(duì)掌握分子在BP上的吸附和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的詳細(xì)過(guò)程具有重要的意義,。
5)迄今,,對(duì)BP光學(xué)應(yīng)用機(jī)理的實(shí)驗(yàn)和理論分析都在進(jìn)行中,仍有許多不確定因素需要進(jìn)步研究,,包括直接觀察和清晰描述BP與其他物種之間的電子傳遞,、能量傳遞和動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程,以及決定非線性的重要因素(如基本化學(xué)和光學(xué)性質(zhì))等,。更先進(jìn)的原位表征技術(shù)如原位XRD和原位TEM等,,可以實(shí)時(shí)清晰掌握基于BP多層次結(jié)構(gòu)中BP角色中的重要作用為高效BP基高性能光學(xué)器件的新設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)指導(dǎo)。
6)雖然顆粒大小和表面修飾在調(diào)節(jié)少層BP生物光子學(xué)行為中起著關(guān)鍵作用,,但它們與其他因素(如運(yùn)輸途徑,、系統(tǒng)細(xì)胞毒性和生物免疫)的關(guān)系尚未研究透徹。進(jìn)一步加深少層BP的專業(yè)知識(shí)和臨床應(yīng)用亟需化學(xué)研究人員,、生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家,、藥理學(xué)家和工業(yè)部門的貢獻(xiàn)。少層BP納米技術(shù)的不斷發(fā)展將為生物化學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域提供無(wú)限的應(yīng)用,,并有望來(lái)取得更多的基礎(chǔ)和技術(shù)突破,。
☆ 結(jié)語(yǔ) ☆
近年來(lái)基于黑磷的研究極大地豐富了光學(xué)器件等方面的成果,在光電子器件,、非線性光子學(xué)光催化和生物醫(yī)療領(lǐng)域具有巨大的潛力,。但也持續(xù)存在一些關(guān)鍵性問(wèn)題。但是作為美石墨烯的一匹“黑馬”,,研究者們通過(guò)創(chuàng)新合成方法,、精確表征技術(shù),、精細(xì)動(dòng)力學(xué)研究以及深入的理論計(jì)算,可以深入了解多層次黑磷結(jié)構(gòu)的基本性質(zhì),,并實(shí)現(xiàn)黑磷的大規(guī)模制備及其高性能器件應(yīng)用的最終目標(biāo),,最終這匹“黑馬”一定會(huì)在未來(lái)大放異彩,帶來(lái)技術(shù)革新!
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