本发明公开了一种二维纳米片的制备方法，对非范德华层状晶体颗粒进行压延处理，然后通过机械剥离，得到二维纳米片。机械剥离，通常被称为透明胶带法，只有当块体材料的层间相互作用由弱范德华力主导时，才可能使用胶带（有时需要中介层的辅助）进行机械剥离；但许多具有层状堆垛晶体结构的功能性材料，层之间具有显著的电子密度重叠，构成非范德华结构，无法直接使用胶带剥离。本发明使用压延预处理，结合机械剥离，首次成功地获得了多种非范德华层状晶体材料的少层甚至单层结构，并且能够在剥离的二维晶体中观察到新奇的物理现象。
技术领域
本发明属于纳米技术，具体涉及一种二维纳米片及其制备方法。
背景技术
二维材料具有几个原子层甚至单原子层的厚度，近年来引起了人们极大的兴趣。将厚度限制在亚纳米级将赋予该材料大量与维度相关的新异物理特性和应用（Novoselov,K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.;Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Electric Field Effect in Atomically ThinCarbon Films. Science 2004, 306, 666−669. Tan, C.; Cao, X.; Wu, X.; He, Q.;Yang, J.; Zhang, X.; Chen, J.; Zhao, W.; Han, S.; Nam, G.-H.; Sindoro, M.;Zhang, H. Recent Advances in Ultrathin Two-Dimensional Nanomaterials. Chem. Rev.2017, 117, 6225−6331.Butler, S. Z.; Hollen, S. M.; Cao, L.; Cui, Y.;Gupta, J. A.; Gutierrez, H. R.; Heinz, T. F.; Hong, S. S.; Huang, J.; Ismach,A. F.; Johnston-Halperin, E.; Kuno, m.; Plashnitsa, V. V.; Robinson, R. D.;Ruoff, R. S.; Salahuddin, S.; Shan, J.; Shi, L.; Spencer, M. G.; Terrones,M.; et al. Progress, Challenges, and Opportunities in Two DimensionalMaterials beyond Graphene. ACS Nano2013, 7, 2898−2926.Zhou, J.; Lin, J.;Huang, X.; Zhou, Y.; Chen, Y.; Xia, J.; Wang, H.; Xie, Y.; Yu, H.; Lei, J.;Wu, D.; Liu, F.; Fu, Q.; Zeng, Q.; Hsu, C.-H.; Yang, C.; Lu, L.; Yu, T.;Shen, Z.; Lin, H.; Yakobson, B.; Liu, Q.; Suenaga, K.; Liu, G.; Liu, Z. ALibrary of Atomically Thin Metal Chalcogenides. Nature 2018, 556, 355−361.）。机械剥离，通常又被称为透明胶带法，因为过程中不涉及化学反应，被认为是获得高质量二维材料，并保留其本征结构和特性的最佳方法。引入辅助中介层（例如，Au、Al2O3等）可用于增强基板与目标晶体的粘附性并增加接触面积，从而剥离大尺寸纳米薄片。但是该方法针对不同剥离对象需要选择不同中介材料，尤其是剥离后还需要通过复杂的方法去除中介材料，且引入的杂质会极大限制二维材料的本征性质。此外，只有当块体材料中的层间相互作用由弱范德华（vdW）力主导时，才可能使用胶带（有时在中介层的协助下）进行机械剥离（Deng, Y.; Yu, Y.; Song, Y.; Zhang, J.; Wang, N.; Sun, Z.; Yi, Y.; Wu, Y.;Wu, S.; Zhu, J.; Wang, J.; Chen X.; Zhang, Y. Gate-Tunable Room-TemperatureFerromagnetism in Two-Dimensional Fe3GeTe2. Nature 2018, 563, 94−99）。在首次成功机械剥离石墨烯后，六方氮化硼（h-BN）、过渡金属二卤化物（TMD）、金属有机骨架（MOF）、黑磷（BP）等层状材料的单层结构也相继被报道。值得注意的是，有许多功能材料具有层状堆垛晶体结构，但层与层之间存在显著的电子密度重叠。例如，一些金属氧化物可以被视为刚性层的堆叠，其中每层由通过边缘或角连接并以二维方式延伸的金属-氧多面体组成。这些结构中的相邻层之间通常具有金属或静电吸引力，称为非范德华结构（non-vdW），其层间相互作用明显高于范德华层状结构。由于相邻层之间存在强烈的电子耦合，无法将这些材料直接机械剥离成单层或少层。从结构-性能关系和新二维类似物的潜在应用角度来看，这类非范德华材料的机械剥离薄层是有趣和重要的。因此，开发一种机械剥离非范德华层状结构的方法是非常必要的。
