中科院团队*合成镧系MXene材料，兼具半导体与铁磁性

7月27日消息，中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进核能材料实验室联合浙江大学、甬江实验室等科研团队，在二维材料领域取得重大突破，*成功合成出兼具半导体特性和铁磁性的新型二维材料-镧系MXene材料。相关成果已于7月22日在线发表于国际*学术期刊《自然》(Nature)。
MXene是一类二维层状过渡金属碳氮化物，因其优异的导电性和可调表面化学性质，在储能、电磁防护、催化、传感等领域具有广阔应用前景。然而，MXene材料主要基于钛、钩、银等前过渡金属，几乎均表现为金属导电行为，难以同时具备半导体能带结构和磁有序性，这极大限制了其在电子器件和自旋电子学等方向的拓展。
针对这一难题，研究团队基于此前提出的“化学剪刀”亚层编辑策略，开创性地发展出一条全新合成路径。团队发现，澜系元素单卤化物具有特殊的层状结构，与MXene去除碳原子层后的亚层结构高度相似。利用这一特性，团队通过原子尺
度的精准“拼装”，实现了特定原子层的敲除、置换或重构。
在具体合成过程中，团队设计了两步温和反应:*步，将镧系金属与卤化铜反应，原位制得单卤化物中间体;第二步，中间体与石墨粉在高温下反应。此时，中间体层间的局域化电子将石墨中的碳原子还原为四价碳阴离子(C4-)。随着电子转移，层间结合力减弱，带负电的碳阴离子顺势插入两层金属之间，精准占据八面体空位，*终形成具有T-Ln-C-Ln-T堆叠序列
的全新MXene晶体结构。

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