把镧系元素塞进 MXene 后，这种二维材料第一次同时拿到半导体和铁磁两张牌

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-07-27T09:00:00+08:00 · 更新 2026-07-27T09:16:00+08:00

这条中科院科研进展值得看，不只是因为又多了一种二维材料，而是它把 MXene 过去偏金属性的限制打破了。宁波材料所等团队用“化学剪刀”亚层编辑，把镧系元素嵌入晶格，做出兼具半导体特性和铁磁性的镧系 MXene，并把结果发在 Nature。对普通读者，关键信息不是“量子计算概念”又多了一个名字，而是自旋电子学长期缺的那类材料组合终于出现了可合成样本。

MXene 这类二维层状过渡金属碳氮化物，一直被看作储能、催化和传感材料里的多面手，因为导电性好、表面化学也容易调。但它过去大多基于前过渡金属，表现更接近金属导体，想同时拿到半导体能带结构和磁有序性并不容易。这也是为什么它在电子器件和自旋电子学里一直“很有潜力”，却总差一块真正能做器件的材料底座。

宁波材料所等团队这次抓住的突破点，是把镧系元素嵌进 MXene 晶格。CAS 详情页写到，团队沿用此前提出的“化学剪刀”亚层编辑思路，先制备镧系单卤化物中间体，再让它和石墨在高温下反应，通过电子转移和层间重构形成具有 T-Ln-C-Ln-T 堆叠序列的镧系 MXene。通俗说，就是不再只在现有 MXene 表面做修饰，而是把材料骨架本身改写了一遍。

真正值得看的是结果组合。团队随后做出了镧系元素为钆、铽、镝、钬、铒、镥，端基为氯或溴的六种新型 MXene，并报告这些材料同时具备半导体和铁磁两个属性。对普通读者，铁磁可以理解为材料内部磁矩会朝一个方向排列，半导体则意味着它不像金属那样永远畅通无阻，更适合做可控开关。把这两件事放进同一个二维材料里，才会让自旋电子学、磁传感和更低功耗的逻辑器件讨论真正落到材料层面。

边界也要讲清楚。CAS 页面和 Nature 论文页都说明，这一步仍然是材料合成与性质验证，不是现成器件发布，更谈不上马上进入量产。现在看到的是“能不能把这类材料做出来、性质是否站得住”，还不是“能不能做成稳定、便宜、可制造的芯片元件”。所以别把它读成量子计算已经多了一条成熟供应链，更稳妥的理解是二维磁性半导体家族里多了一条有清楚合成路径的新支线。

对后续最值得盯的，是这套亚层编辑策略能否继续推广。CAS 页面已经把重点放在“具有普适性”上，如果它不仅适用于这一组镧系元素，而是能扩展到更多过渡金属或端基组合，那它影响的就不只是这一篇论文，而是二维材料设计方式本身。到那一步，MXene 才可能从“好用的导电片层”变成更完整的器件材料平台。

信息来源

• 中国科学院科研进展详情页，2026-07-27 08:24
• Nature 论文页，Published 2026-07-22

可信度说明

本条以中国科学院科研进展详情页 2026-07-27 08:24 为本轮时间锚点，并用 Nature 论文页交叉核对研究发表载体。CAS 页面提供研究机构、合成路径和性能结论，Nature 页确认顶刊发表；两者都指向材料合成与性质验证阶段，不应外推为器件已商业化。