第一作者：Xueping Cui
通讯作者：Jian Zheng
第一单位：中科院化学所
TMDs，作为一种原子级超薄二维纳米材料，由于其独特的量子限域效应，在电子和光电器件领域具有重大应用前景。TMDs具有精确的本征能带结构，是石墨烯完美的互补材料，对于场效应晶体管和相关光电器件的性能提升至关重要。
图1. 二维TMDs的各种合成策略
QingHua Wang, Michael S. Strano et al. Electronics and optoelectronics oftwo-dimensional transition metal dichalcogenides. Nat. Nanotechnol. 2012, 7,699–712.
近年来，科研工作者长期致力于合成不同尺寸和形貌的二维TMDs，以探索各种全新的性能。除了在尺寸和形貌上的各种尝试，研究人员还试图通过自组装的方法来构建复杂的新型拓扑结构。
纳米卷，就是由二维纳米材料自组装形成的一种典型结构。理论计算预测，基于二维材料自组装形成的纳米卷结构具有优异的电学和光线性能，可广泛应用于柔性电子器件、微流控、储能器件等系列领域。
图2. 石墨烯纳米卷
Diana Berman, Anirudha V. Sumant et al. Macroscale superlubricity enabled by graphenenanoscroll formation. Science 2015, 348, 1118-1122.
问题在于：目前自组装的纳米卷仅局限于石墨烯和氮化硼等高力学强度和化学惰性的二维材料上，而对于TMDs等二维材料受限于机械强度和化学稳定性，难以实现纳米卷的高纯度控制组装。
有鉴于此，中国科学院化学所Jian Zheng课题组报道了一种简便的溶液诱导组装方法，可以使TMDs以接近100%的高纯度组装成纳米卷。
图3. 单层MoS
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自组装示意图
视频. MoS
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自组装形成纳米卷
研究人员首先通过CVD制备得到高品质的TMDs，然后将一滴乙醇水溶液滴到TMDs表面，就可以在5 s内实现接近100%的同轴卷曲，形成纳米卷结构。就像一个喝醉酒的人，不自觉地在寒天动地里蜷缩。CVD所使用的基底可以是SiO
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/Si，也可以是Si
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N
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，蓝宝石等。滴加的诱导溶液是有机溶剂和水的混合物，有机溶剂可以是乙醇，也可以是甲醇、四氢呋喃、DMF、N-甲基-2-吡咯烷酮等。
图4. 组装成纳米卷的MoS
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图5. MoS
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纳米卷的电学性能
正所谓一醉解千愁。研究表明，这种纳米卷具有优异的FET迁移性。除此之外，得益于独特的自包裹结构，纳米卷的光电性能不受外部环境的影响，具有良好的环境稳定性。另外，基于内部开放的拓扑结构，纳米卷的层间距很容易和纳米颗粒、有机小分子、高分子、生物质以及其他二维材料等功能材料进行复合，进一步拓展结构的功能性。
图6. MoS
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纳米卷的功能复合
总之，研究人员开发了一种简便且行之有效的TMDs纳米卷自组装策略，为太阳能电池、光电探测器、柔性电路、储能以及传感等领域的发展提供了新的动力！
