宁波材料所，最新Nature!

背景：传统MXene材料基于前过渡金属，通常仅具金属导电性，缺乏半导体和磁性，限制了其在电子器件和自旋电子学领域的应用。镧系元素具有独特4f电子轨道，有望赋予材料磁性和半导体特性，但合成含镧系元素的MXene存在前驱体难以制备和刻蚀过程中元素溶解等问题。研究目的：中国科学院宁波材料技术与工程研究所联合浙江大学、甬江实验室等团队，旨在开发合成镧系MXene的新路径，突破传统MXene材料限制，实现兼具半导体特性和铁磁性的二维材料。结论：研究团队基于“化学剪刀”层状结构编辑策略，通过两步反应成功合成出基于镧系元素（如钆、铽、镝等）和卤素端基（氯或溴）的六种新型MXene材料。该系列材料表现出半导体行为（光学带隙1.26-1.71电子伏特）和铁磁有序（居里外斯温度6-59开尔文）。理论计算表明，层间碳骨架和表面卤素端基消耗镧系元素d电子形成半导体带隙，而4f电子保持局域化提供磁矩。这一成果为探索电输运调控和自旋功能材料提供了新方向。