雙層扭角過渡金屬硫族化合物（TB-TMDCs）以其與摩爾超晶格相關的平帶結構和獨特的電子特性而備受關注，被認為是繼雙層扭角石墨烯（TBG）之后研究凝聚態物理的又一理想平臺。為充分探索扭角結構引起的新奇物性，促進扭轉電子學的進一步發展，迫切需要實現二維雙層扭角材料的可控制備。然而，由于扭角構型的TB-TMDCs在熱力學上是不利的，既無法直接從體相晶體中獲得，也不能通過傳統方法制備。因此，亟需一種能夠實現大面積、高質量、全扭角范圍TB-TMDCs的制備方法。
近日，西北工業大學黃維院士團隊王學文教授課題組，提出了通過重構成核策略制備TB-TMDCs材料的新方法，實現了TB-MoS2層間扭轉角度從0°到120°的制備，該成果為進一步研究與材料扭角相關的性質奠定了基礎。相關成果發表在最新的Nature Communications（《自然·通訊》）上，柔性電子研究院許曼章副教授和碩士生紀洪嘉為本文的共同第一作者，黃維院士和王學文教授為共同通訊作者。
研究團隊在傳統CVD系統中引入限域空間和NaCl，改變了反應體系中MoS2的生長條件，實現了具有熱力學不利的扭角構型TB-MoS2的CVD生長。通過扭角依賴的Raman光譜和PL光譜證實了扭角與TB-MoS2的層間耦合強度之間具有強關聯作用。研究團隊發現了決定TB-MoS2制備的關鍵因素，并通過調整氣體流量、鉬源和鹽的比例，實現了TB-MoS2的產率和密度的調控。此外，結合實驗和模擬仿真結果，作者提出了TB-MoS2重構成核策略的生長機理，該機理為其他新型TB-TMDCs材料的制備開辟了一條新途徑，為TB-TMDCs材料體系的基礎研究和在扭轉電子學的應用奠定了基礎。
本研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金面上項目、青年項目、中央高校基本科研業務費等經費的支持。王學文教授課題組圍繞特種柔性電子材料與智能傳感技術開展研究，已在Nature Communications、Science Advances、Advanced Materials、JACS等國際頂級學術期刊發表研究論文多篇，同行他引7000余次。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-44598-w
(文字：許曼章、紀洪嘉 審核：王學文）
