用一把特制工具，不需要拆解整个魔方，就能巧妙地替换其中的方块组件，在微观材料领域，类似的工具悄然成真。
3月27日，科技日报记者从中国科学院宁波材料技术与工程研究所获悉，该院*庆研究员团队联合美国德雷塞尔大学和瑞典林雪平大学科研人员，提出一种利用路易斯酸熔盐和还原性金属作为“化学剪刀”的插层策略，创制出了更多常规合成路径无法实现的新型MAX相材料和MXene材料。相关研究论文发表于《科学》杂志。
MAX相材料是指一类具有六方晶体结构的纳米层状化合物，由元素周期表上的M、A、X三类元素构成，因此被统称为“MAX相”。其晶体结构由过渡金属碳氮化物层（MX层）和A位原子层交替堆叠而成，从而兼具金属材料和陶瓷材料的特性，在高铁电弓、高温加热元件、涡轮机叶片、耐磨涂层等领域具有极大的应用前景。
据介绍，MAX相材料在抽掉A元素之后会衍生为一种新型二维碳氮化物材料MXene。MXene材料具有与石墨烯相似的原子排列方式，而且晶格组分和表面端基丰富可调，在光电器件、电化学储能、电磁屏蔽、表面催化、分离膜等领域极具应用潜力。
已有研究证明，MAX相材料存在A位原子晶格位精确置换行为。该联合团队科研人员介绍，精确调控MAX相材料和MXene材料二维层间的组分和结构，是制约其实现特定功能应用的重大挑战。
“打个比方，通过调控组分、结构来实现特定功能，就像把三明治中间的一层换掉，口味和营养价值就不同了一样。”联合团队科研人员说。
在此项研究中，路易斯酸熔盐和金属元素这两把剪刀各有妙用。其中，路易斯酸熔盐剪刀具有氧化性，用于剪裁MAX相材料中的金属原子；金属元素剪刀具有还原性，用于剪裁MXene材料中的阴离子端基。打开MAX相材料或MXene材料的层间，相当于转动魔方的中间方块；然后引入不同的客体插层物质，即金属原子和阴离子等来进行层间插层，相当于将另外的特定方块放入魔方中间方块原有位置。
联合团队利用“化学剪刀”策略辅助的结构编辑方法，最终得到了一系列A位元素含有传统元素（铝、稼、铟和锡）和非传统元素（铋、锑、铁、钴、镍等）的MAX相材料。
*庆介绍，非传统A位元素的引入，如磁性元素和贵金属等，有望将MAX材料的合成研究从高温结构领域拓展到磁性、光电、催化、超导等功能应用领域。来源：科技日报