日本九州大学1月9日宣布，其研究团队开发了一种利用化学气相沉积法（CVD）在蓝宝石基板上高密度生长二硫化钼（MoS₂）纳米带的新方法。研究发现，这种纳米带的边缘部分表现出接近中心区域100倍的催化活性，同时MoS₂纳米带作为半导体器件展现出优异的电学特性。

这项研究由九州大学大学院联合名古屋大学、东北大学、筑波大学、大阪大学、产业技术综合研究所、京都大学和熊本大学的多位专家共同完成。相关研究成果已于1月9日在线发表在美国科学促进会的学术期刊《Science Advances》上。

MoS2纳米带的生长

研发背景

二硫化钼（MoS₂）是过渡金属二硫属化物（TMD）之一，被认为是下一代半导体材料的潜在候选。近年来，全球半导体制造商纷纷投入对TMD的研发，因其成本低廉，还被视为替代铂催化剂进行氢气生成反应（HER）的理想材料。然而，TMD的实际应用仍面临许多技术挑战，包括微细加工技术的开发以及大规模量产的实现。

研究进展

为解决这些难题，该研究利用蓝宝石基板的a面（具有各向异性的表面原子排列），并通过详细优化合成条件，成功利用CVD技术合成出一维排列的高密度MoS₂纳米带。

通过扫描电子显微镜观察，研究团队确认了蓝宝石基板上生长的MoS₂纳米带宽度在数十纳米至数百纳米之间，并且在特定方向上排列整齐，密度较高。此外，通过高度测量与光谱测定，证实这些纳米带为单层MoS₂（厚度为硫-钼-硫三个原子的厚度）。利用原子分辨率扫描透射电子显微镜的观察还发现，纳米带几乎无缺陷，具有单晶结构，其边缘较为平滑。

这项研究不仅为MoS₂在半导体器件及催化应用中的广泛使用提供了新思路，也为解决TMD材料微细加工和量产问题迈出了重要一步。

粉体圈Coco编译