以MoS₂为代表的层状过渡金属硫化物（TMDs）是继石墨烯之后的二维材料新星，其具有可调节的半导体电子结构、高载流子迁移率、量子自旋霍尔效应和谷磁电效应等一系列奇异的物理特性，引起了科学家极大的研究兴趣。单层或少层MoS₂可广泛应用于开发下一代场效应晶体管、光电探测器和传感器等高性能纳米器件。MoS₂有多种不同的晶体结构，包括2H、3R、1T’和1T相等。其中1T’和1T MoS₂为金属相，具有良好的导电性，在电催化产氢、锂电池、钠电池以及超级电容器等能源储存方面具有优异的性能。然而，它们都是热力学亚稳相，在高温、激光辐照等外界作用下易转变成2H相。因此，制备纯相1T’和1T MoS₂极具挑战。

　　近日，中国科学院上海硅酸盐研究所光电转换材料与器件课题组、上海微系统与信息技术研究所超导中心以及北京大学化学院合作研究，首先采用高温固相策略合成出高结晶性的LiMoS₂晶体，再利用饱和乙腈碘溶液对LiMoS₂晶体进行氧化处理，首次制备出1T MoS₂晶体。该过程产生的化学驱动力促使Li离子从二硫化钼层间脱出，而钼的八面体配位方式仍然保持，最终可得到结晶性良好的1T MoS₂单晶。同时，具有超导特性的1T MoS₂的晶体结构首次被解析。相关研究成果以“Structure Re-Determination and Superconductivity Observation of Bulk 1T MoS₂”为题发表于国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1232–1235（DOI : 10.1002/ange.201710512）上，论文共同第一作者为上海硅酸盐所在读研究生方裕强和潘杰，共同通讯作者为黄富强研究员、林天全副研究员以及牟刚副研究员。该研究成果进一步揭示了MoS₂亚稳相的新奇物理特性，拓展了其在凝聚态物理和新能源领域的研究和应用。

　　针对现有方法制备出的1T MoS₂纳米片存在2H、1T和1T’等多种杂相共存的难题，近年来，光电转换材料与器件课题组发展出通过剥离高温固相合成的高质量LiMoS₂晶体而获得高纯度的1T/1T’ MoS₂纳米片甚至单晶材料。该方法已经拓展至其它过渡金属二硫化物纳米片的制备，如NbS₂、TaS₂、TiS₂等（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 4623； J. Mater. Chem. C 2017, 5 , 5977；J. Mater. Chem. C 2017, 5, 10855）。

　　上述系列研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院和上海市科委等项目的资助。



　　（a）1T MoS₂粉末XRD、（b）1T MoS₂拉曼光谱、（c）1T MoS₂的HAADF-STEM图像、（d）不同磁场下1T MoS₂的电阻随温度变化



　　剥离高温固相合成高质量LiMoS₂晶体并制得高纯度1T/1T’ MoS₂纳米片甚至单晶材料（a）剥离示意图、（b）LiMoS₂晶体的SEM图像、（c）1T’ MoS₂的高分辨原子图像