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用一把特制工具，不需要拆解整個魔方，就能巧妙地替換其中的方塊組件，在微觀材料領域，類似的工具悄然成真。

3月27日，科技日報記者從中國科學院寧波材料技術與工程研究所獲悉，該院黃慶研究員團隊聯(lián)合美國德雷塞爾大學和瑞典林雪平大學科研人員，提出一種利用路易斯酸熔鹽和還原性金屬作為“化學剪刀”的插層策略，創(chuàng)制出了更多常規(guī)合成路徑無法實現(xiàn)的新型MAX相材料和MXene材料。相關研究論文發(fā)表于《科學》雜志。

MAX相材料是指一類具有六方晶體結構的納米層狀化合物，由元素周期表上的M、A、X三類元素構成，因此被統(tǒng)稱為“MAX相”。其晶體結構由過渡金屬碳氮化物層（MX層）和A位原子層交替堆疊而成，從而兼具金屬材料和陶瓷材料的特性，在高鐵電弓、高溫加熱元件、渦輪機葉片、耐磨涂層等領域具有極大的應用前景。

據(jù)介紹，MAX相材料在抽掉A元素之后會衍生為一種新型二維碳氮化物材料MXene。MXene材料具有與石墨烯相似的原子排列方式，而且晶格組分和表面端基豐富可調，在光電器件、電化學儲能、電磁屏蔽、表面催化、分離膜等領域極具應用潛力。

已有研究證明，MAX相材料存在A位原子晶格位精確置換行為。該聯(lián)合團隊科研人員介紹，精確調控MAX相材料和MXene材料二維層間的組分和結構，是制約其實現(xiàn)特定功能應用的重大挑戰(zhàn)。

“打個比方，通過調控組分、結構來實現(xiàn)特定功能，就像把三明治中間的一層換掉，口味和營養(yǎng)價值就不同了一樣?！甭?lián)合團隊科研人員說。

在此項研究中，路易斯酸熔鹽和金屬元素這兩把剪刀各有妙用。其中，路易斯酸熔鹽剪刀具有氧化性，用于剪裁MAX相材料中的金屬原子；金屬元素剪刀具有還原性，用于剪裁MXene材料中的陰離子端基。打開MAX相材料或MXene材料的層間，相當于轉動魔方的中間方塊；然后引入不同的客體插層物質，即金屬原子和陰離子等來進行層間插層，相當于將另外的特定方塊放入魔方中間方塊原有位置。

聯(lián)合團隊利用“化學剪刀”策略輔助的結構編輯方法，最終得到了一系列A位元素含有傳統(tǒng)元素（鋁、稼、銦和錫）和非傳統(tǒng)元素（鉍、銻、鐵、鈷、鎳等）的MAX相材料。

黃慶介紹，非傳統(tǒng)A位元素的引入，如磁性元素和貴金屬等，有望將MAX材料的合成研究從高溫結構領域拓展到磁性、光電、催化、超導等功能應用領域。（洪恒飛、高曉靜、江耘）