要问这两年什么材料最火，石墨烯一定是榜上有名。
自从它成功拿下2010年诺贝尔物理学奖以后，这种用胶带从石墨上撕下来的新材料就以迅雷不及掩耳盗铃响叮当之势火遍了全球，并且还带火了“二维晶体材料”大家族。
二维晶体材料
二维晶体材料是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度上自由运动的材料。可以由单层或几个原子层组成，层与层之间由范德华力链接，电子只在层内运动。
只有碳可以吗？别的元素行不行？
试了就知道行不行！科学家是最会举一反三的人类！碳的同族元素，左邻右舍排着队成为了候选1号、候选2号。。。。。。几年来，更多的二维新材料问世了，二维材料世界的大门就此打开。
下面我们就一起来扒一扒风头正盛的二维材料家族新面孔吧！（排名不分先后哦~~~）
1.单质
目前的单质烯以碳周围的几个元素为主，他们或半导体性能优异、或导电性超强、或强度高，各有千秋，总有一款适合你！可惜的是这类人工制造的单质烯制备难度大，且大部分在空气中稳定性差，因此，还仅仅停留在实验室探索阶段，离照进现实还有很大差距。
硅烯
硅由于与碳同族，离碳最近，又是传统半导体，因此最先被研制出来。由于硅没有层状结构，不能用胶带撕，因此颇费了些力气。实验室中的硅烯是在金属银基底上长出来，它在空气中极不稳定，也就能完美存在两分钟左右。这极大的限制了硅烯的应用。
目前美意研究团队已经研制出硅烯晶体管，虽然只能在真空中工作，但是性能没有辜负大家的期望。因此，硅烯也一度被热捧，将其奉为超越石墨烯的新“超级材料王”
锗烯
有硅就有锗，借鉴硅烯的经验，锗烯也在铂或者金基底上生长成功。这也是一种半导体，目前仅处于制备和性能探索阶段。
磷烯
磷烯采用的是黑磷的基本结构，黑磷是磷的三种同素异形体之一（其他分别为白磷和红磷），是直接带隙半导体，具有典型的层状结构，可以通过机械剥离法制备，就是说也可以用胶带撕下来！
磷烯在光学、电学、力学等方面均有优异表现，但是它在空气和水中极度不稳定，为制备和应用带来了极大的困难。科学家尝试通过包覆、配体修饰等方式提高磷烯的稳定性，目前已有及与黑磷量子点的光热转换材料和光伏器件的报道。
硼烯
硼烯的理论预测已经超过10年了，但是直到2015年底才首次制备成功。硼烯不再是半导体，它的导电性还不错，而且能呈各项异性，具有负的泊松比；相比硅烯和黑磷，硼烯具有相当稳定的抗氧化性，这对于未来的应用是个好消息。目前也还处于制备和性能探索阶段。
锡烯
Stanene是个新造词，是由锡(stannum)和石墨烯(graphene)组合得来的。理论预测的锡烯在室温及以上都是拓扑绝缘体。
所谓拓扑绝缘体是指材料体内是绝缘的，但是边界或表面导电。在导电边缘态中不同自旋的导电电子的运动方向相反的，信息的传递可以通过电子的自旋，电子的传输受对称性控制，与材料的结构无关，不受杂质和缺陷影响，不涉及耗散过程，通俗地说就是不会发热。
这么说有没有很晕？反正理论是很复杂的，结论就是：电子穿过时跑中间，走边缘；电子在边缘所走的路线是对称的，不受材料表面结构影响，无耗散，导电率可达100%！这也太牛X了！
加入氟原子(黄色)的Stanene，边缘(蓝色和红色)的导电性近乎完美
锡烯的晶体结构源于灰锡，像金刚石，不能直接撕下来！而且灰锡本身在室温下就不能稳定存在，这对锡烯的研究带来了极大的困难。
直到2015年，才有报道称在碲化铋衬底上成功制备锡烯薄膜。但由于衬底影响，还不能证实其拓扑绝缘体特性；还有人从显微形貌上也提出了质疑，是不是锡烯还没有达成共识，因此锡烯的研究之路还任重而道远！
2.过渡金属二硫族化合物
除了单质，还有一类而为材料非常惹人注目，比如大名鼎鼎的MoS2、ReS2、ReSe2等等，这就是过渡金属二硫族化合物（TMDC）。
TMDC是二维晶体材料的一大分支，化学式一般为MX2，M为过渡金属（钼、钨、铌、铼、钛等），X为硫族元素（硫、硒、碲等）。这一族材料一般呈现出X-M-X的三明治结构，层间由范德华力连接，表现出明显的各向异性。
据不完全统计，总共有超过40种TMDC，现在研究得比较多的大部分是半导体。从结构上看，TMDC系列包含多种电子能带结构；从性能上看，该系列材料包含了导体、半金属、半导体、绝缘体和超导等，比起单质来说更加丰富多彩。
3.过渡金属碳（氮）化物
过渡族金属碳化物(MXenes)是二维晶体材料的另一大分支，研究没有TMDC活跃。
MXenes化学式一般为Mn+1Xn，M为过渡金属，X为碳或者氮，主要通过使用氢氟酸或者氟化锂与盐酸的混合溶液刻蚀去除层状三元陶瓷中的金属层得到。它结合了陶瓷和金属的特性，具有优异的机械性能和催化活性，部分MXenes还具有超导特性，如Mo2C、W2C、WC、TaC等。因此在电子、催化、储能等领域引起了大家的极大兴趣。
4.六方氮化硼
六方氮化硼就是“白石墨”，它也有与石墨类似的层状结构，是优良的绝缘体。
二维六方氮化硼最大的用途是做衬底，在上面生长其他二维材料，不仅容易生长，而且性能还会提高。比如，以其为衬底生长的石墨烯的电子迁移率会大幅提高。
这个新兴的材料家族，大部分成员都处于研究和待开发状态，真正走向产业化的也只有石墨烯，就是石墨烯的产业化也还有很多的问题亟需解决，离真正发挥它的超级性能还有很长的一段路要走。