9月12日，中国科学院金属研究所任文才研究员团队在《Nature Reviews Materials》发表了题为“The van der Waals MoSi₂N₄ materials family”的综述论文，系统总结了该团队2020年开创的范德华MoSi₂N₄材料家族的研究进展，并对该材料家族的未来研究方向进行了展望。

2004年石墨烯的发现，开辟了二维材料研究领域。由于原子级厚度的结构特征，二维材料不仅展现出诸多不同于传统三维块体材料的优异性质，更因量子受限效应产生出多种新颖的物理现象，为电子信息、新能源、航空航天等领域的发展提供了新的机遇。近年来，除石墨烯外，六方氮化硼、过渡金属硫族化合物、黑磷烯、MXene等二维材料也相继发展起来，然而正如石墨烯来源于石墨，这些二维材料均受限于已知的三维块体材料。打破基于已知三维材料探索二维材料的研究范式，设计和创制全新的二维材料，特别是范德华层状材料，将会极大地拓展二维材料的种类、物性和功能应用。

2020年，任文才研究员团队通过在非层状氮化钼生长过程中引入Si元素，创制出了全新的二维范德华层状半导体MoSi₂N₄，开辟了一个化学通式为MA₂Z₄的范德华材料家族（Science 369, 670, 2020）。过去5年来，MoSi₂N₄材料家族已迅速发展成为材料科学领域的一个重要研究前沿，并入选了2022年物理学领域重点新兴前沿。迄今为止，除已制备出的 MoSi₂N₄和WSi₂N₄之外，得益于MA₂Z₄元素与结构的多样性，已有超过 100 种MA₂Z₄材料及其衍生物被预测出来，涵盖了金属、半导体、超导体、拓扑绝缘体、铁电体和铁磁体等。这类材料具有优异的电学、光学、热学、力学、铁电及磁学等性质，在电子器件、光电子器件、电催化、光催化及电池等领域应用前景广阔。

文章提出了类比DNA碱基互补配对原理，通过异质元素配位钝化二维非层状材料的表面悬键，创制全新范德华层状材料的新范式，详细阐述了MoSi₂N₄家族材料的晶体结构、结构编辑策略、制备方法、基本物性（电子能带结构、光学性质、力学性质、压电与铁电性质、热学性质、电接触特性、磁学性质、自旋-谷特性、稳定性）及其与结构的内在关联。随后，系统介绍了该家族材料在电子器件、光电子器件、电催化、光催化及储能领域的应用前景。最后，文章指出MoSi₂N₄材料家族的研究仍处于起步阶段，从材料的预测、制备到物性和应用都充满了机遇，其中材料的制备是当前亟需突破的首要问题，并剖析了该领域的挑战，提出了解决思路，突出了Al技术在MoSi₂N₄材料家族未来发展中的重要作用。

范德华MoSi₂N₄材料家族的研究工作得到了国家自然科学基金青年科学基金项目（A类、B类）、卓越研究群体项目、中国科学院从0到1原始创新项目、辽宁省“兴辽英才计划”杰出人才项目等的资助。

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