我國采用拓撲化學法制備1T’’’MoS2晶體并解析晶體結構

　　二硫化鉬作為層狀過渡金屬硫化物的典型代表，具有非常豐富的晶體結構，包括2H、3R、1T、1T’和1T’’’等。在這幾種不同相中，2H MoS2的制備較為簡單，在電催化、光電探測、儲能、超導等領域都取得了非常多的研究成果。然而近幾年來，理論學家通過計算預測了亞穩相1T’和1T’’’ MoS2具有非常奇特的物理特性，如：量子自旋霍爾效應和二維鐵電性。相關奇特的物理性質促使該類亞穩相二硫化鉬成為目前的研究熱點。但是該類亞穩相二硫化鉬晶體結構處于熱力學不穩定狀態，在高溫下會轉變為2H MoS2，使得該類材料的物理化學性質尚未得到研究。因此，亞穩相二硫化鉬的制備與結構解析具有重要的科學意義。

(a)(b)(c)(d)分別為1T’’’, 1T’, 1T, 1H二硫化鉬的結構示意圖

　　近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所光電轉換材料與器件研究課題組與北京大學、上海交通大學、華中科技大學合作，采用拓撲化學法制備出1T’’’ MoS2晶體并首次解析出其晶體結構。鑒于1T’’’ MoS2具有非對稱中心的結構，合作團隊進而研究了其非線性光學效應。采用不同波長的激光對單片1T’’’ MoS2晶體進行二次諧波響應測試，發現其在波長為850nm的激發光下具有最強的響應強度。在此基礎上，合作團隊測試了偏振二次諧波響應，測試得到的圖像呈六角花瓣狀，與其本征晶體結構中的三次對稱軸相對應。相關研究成果以“Structural Determination and Nonlinear Optical Properties of New 1T’’’-Type MoS2 Compound”為題發表于國際著名期刊J. Am. Chem. Soc.2019 (DOI: 10.1021/jacs.8b12133)該研究成果為亞穩相二維材料體系的研究提供了研究基礎與新的思路。

　　上述研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院和上海市科委等項目的資助。

(a)不同波長激光下的二次諧波強度，(b)不同強度下的二次諧波響應強度，(c)不同功率和響應強度關系，(d)偏振二次非線性諧波測試。