納米材料工程突破　為新一代智能電子裝置奠基

香港城市大學（城大）科研團隊在納米材料領域取得突破，成功研發出一項精準且具量産潜力的技術，可製備具相位可切換特性的 WS₂ 納米薄片。該技術讓材料性能可按不同應用需求訂製，為新一代電子裝置、傳感器及可穿戴技術的發展開闢新道路。

城大材料科學及工程學系副教授、海洋污染國家重點實驗室成員曾志遠教授領導的研究團隊，發現透過調控「鋰離子插層剝離」 過程中的電流密度， 可精準控制WS₂納米片的晶體相態。他們發現，較小電流下可獲得具備半導體特性的2H相 雙層納米片；而較高電流則會誘導材料產生2H至1T′相的相變，生成具金屬特性的1T′相單層納米片。這種對相變的高度可控性突破了長期限制二維材料工程的難題，使材料可依照特定技術需求訂製。

研究成果已於國際期刊Nature Synthesis發表，論文題爲〈可溶液加工的WS₂單層或雙層納米片的相態可切換制備〉。

曾教授解釋說：「這項研究提出了一種在剝離過程中精確控制2D WS₂納米片晶相的方法，令可溶液加工的過渡金屬二硫化物（TMD）材料具備大規模生産及客製化的潛力。這方法填補了相態調控技術的空白，大幅提升了材料合成的效率，幷爲相工程在傳感器、電子裝置等領域的應用奠定了基礎。」

這項技術創新的關鍵在於精確調控電流密度與截止電壓，使表面薄膜形成與鋰離子擴散之間達成微妙平衡，從而選擇性地獲得2H相雙層或1T′相單層納米片。

這項新技術的實際應用潛力巨大。研究人員已證明相態可控的WS₂納米片可應用於高響應濕度傳感器中，幷根據材料的相態呈現不同性能表現。展望未來，研究團隊計劃將技術拓展至其他二維材料，探索其在可穿戴電子裝置、光電子裝置及非接觸式人機介面等領域的應用潜力。

 

城大曾志遠教授、于欣格教授、麻省理工學院的李巨教授及東方理工大學的谷猛教授是本研究的共同通訊作者。共同第一作者為梅亮博士、高瞻博士、楊銳捷先生及張震博士，皆來自城大。

如有查詢，歡迎聯絡城大材料科學及工程學系的曾志遠教授（電郵：zhiyzeng@cityu.edu.hk）。