根據一個國際研究團隊的研究表明，缺陷可以增強材料的物理，電化學，磁性，能量和催化性能，完美并不是一切。

“電子器件，如晶體管，通常由相對龐大的金屬，氧化物和晶體半導體堆疊層制成，”賓夕法尼亞州立大學電氣工程助理教授黃晟熙說。“我們希望用二維材料制作它們，以便它們更快，更小，更靈活。”

為此，研究人員正在研究硫化鉬單原子層。他們在最近一期ACSNano上報告了他們的研究結果。

硫化鉬是由一個鉬原子和兩個硫原子連接而成的分子。當形成2-D單層薄膜時，分子與中間的鉬和頂部和底部的硫原子對齊。將這些薄膜置于各種基材上-金，單層石墨烯，六方氮化硼和二氧化鈰-并照射以在晶格結構中產生缺陷。

創建二維材料不是一個完美的制造過程，并且晶格中總是存在缺陷。研究人員希望確定這些缺陷如何改變硫化鉬的物理和電化學性質。輻射導致一些硫化鉬從表面失去硫原子。使用這些不完美的膠片，研究人員可以看到材料是如何使用各種顯微鏡和光譜學改變的。

晶格缺陷的模擬允許研究人員操縱材料并產生與實驗有缺陷的薄膜匹配的結構。他們發現模擬的材料特性結果與實驗結果相符。

“我們發現硫缺陷改善了材料的物理特性，”黃說。“通過選擇缺陷的位置和數量，我們應該能夠調整材料的帶結構，改善其電子功能。”

實驗上，研究人員發現硫原子比鉬原子多得多，因為硫在表面，而鉬在中間受到保護。他們還注意到，因為有很多硫原子離開了這種材料，所以由于沒有硫而導致的缺陷壓倒了晶格中沒有鉬的任何影響。

研究不同基材如何增強或不增強二維材料的性能，研究人員發現“由于界面處的電荷轉移，基板可以調節硫化鉬中的電子能級。”基材的材料特性也改變了二維單層的性質。二氧化鈰因為是氧化物，與其他基材不同地改變了材料的電性能。

更小，更快，更靈活的電子設備并不是調整這些2-D材料的唯一可能結果。

“如果我們擁有適量的硫空位，我們就可以加強化學過程，如從水中析出氫，”黃說。

硫化鉬等材料在化學反應中用作催化劑。Huang指的是水的分裂，這是一種用于從液態水中產生氣態氫和氧的過程，其中適當缺陷的硫化鉬可以增強過程并減少所需的能量和成本并增加產生的氫氣量。

鉬是過渡金屬，該原子團的其他成員也形成稱為二硫化物的分子。這些包括鎢，鈮，鋯，鈦和鉭，它們與硫和其他硫族化合物如硒和碲形成層。其他二硫化物可以制成2-D材料，也可以是可調的以增強其性質。

此項目的工作還包括YanChen，XiangJi，KiranAdepalli，XiLing，MildredDresselhaus，JingKong和麻省理工學院的BilgeYildiz;和KediYin，王新偉，北京大學薛建民。

中國自然科學基金，美國能源部，國際原子能機構和國家科學基金會支持這項工作。