石墨烯作为一种奇迹材料，被誉为电子产品的未来。但现在它的一个“亲戚”—黑磷，具备低成本的制造工艺，有望替代石墨烯，成为下一个新材料金矿。

    磷作为元素周期表中第十五号元素，其化合物通常具有化学发光性质，或者通过化学反应产生大部分无热光。

    黑磷，一直很难制备但在纳米电子学领域具有应用前景，这与二维（单原子厚）神奇材料—石墨烯非常类似。同石墨烯一样，黑磷在制备过程中也存在难以克服的困难，它有多层结构，为了得到所期望的二维片层，这些多层需要通过剥离工艺一层层分离开。

    据国外媒体报道，都柏林三一学院的材料学家最近成功解决了这个问题。他们发现，通过将黑磷浸没在溶液中，然后用声波轰炸它，而不是通过层层剥离，可以达到同样的效果，并且整个过程更容易、更便宜。结果：层状结构松动分离，得到只有几个原子厚的黑磷片层。

    迄今二维材料的奇异世界一直被石墨烯统治着，当石墨烯降低到一定厚度时，其导电性会达到一个极端的程度，强于凯夫拉（誉为地球上最强的材料），有望作为过滤器排从空气中吸收氢燃料。

    目前，仅石墨烯的应用就有超过7000项专利，大部分被科技巨头苹果和索尼占有。石墨烯可以说是新的硅，但并不是具有这种性质的唯一材料。

    黑磷有带隙，而石墨烯是所谓的零隙半导体。黑磷，作为可调半导体，在电子设备中或许有更多的应用：晶体管、传感器、太阳能电池、开关、电池电极等。其中一些应用已经被测试，效果非常好。同石墨烯一样，黑色的磷也不容易大量生产。

    研究人员表示，虽然黑磷纳米片已经通过液体剥离量产，此法仍然存在问题，主要是因为黑磷纳米片不稳定，会与水或氧气反应。必须通过有效途径，液体环境稳定剥离纳米片，防止氧化。N-环己基-2-吡咯烷酮经实验证实，就是研究人员要找的溶液，N-环己基-2-吡咯烷酮已在电子制造领域广泛应用。

    黑色磷的确是黑色的，不像它的同素异形体能发光，但它对光线的分散效果确实非常好，甚至优于石墨烯。正因为如此，它非常适合应用于光电领域。全新的明星材料，正在绽放光芒。

    科学家不断的寻找能够使芯片上集成更多晶体管的材料，麦吉尔大学和蒙特利尔大学的新研究进一步证明，黑磷可能成为一个强有力的候选者。

    今天在自然通讯上发表的一项研究中，研究人员报告说，当电子在磷晶体管中移动时，他只在两个维度上进行。这一发现表明，黑磷能帮助工程师克服未来电子产品的一个具大挑战：设计高能效晶体管。

    这项工作是Szkopek的纳米电子学研究小组与麦吉尔物理系纳米科学实验室的Guillaume Gervais教授，以及蒙特利尔大学化学系Richard Martel教授的纳米结构研究小组的多学科协作。

    “世界上对黑色磷产生了巨大的新兴的兴趣，”Szkopek说。 “我们仍然还有很长的路要走才能看见原子层晶体管变成商业产品，但现在我们已经更近了一步。”
 

责任编辑：王元

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