美国国家科学基金会延长了对 2D 联盟的资助

美国国家科学基金会 (NSF) 已宣布延长对宾夕法尼亚州立大学材料研究所 (MRI) 的材料创新平台 (MIP) 国家级使用机构——二维晶体联盟 (2DCC)的资助。2DCC 是美国四个 MIP 之一，在五年内获得了 2010 万美元，比 2016 年的初始奖励增加了13%。

MIP 是美国国家科学基金会的机构，专注于特定主题，其资金用于刺激材料研究创新和促进全国用户社区的发展，以开发下一代材料。这些团体寻求大幅提高发现新材料和新材料现象的速度。宾夕法尼亚州立大学的 2DCC 遵循“材料设计”的概念，将合成、表征和理论/模拟应用于目标成果，以加速材料发现。

2DCC 在 2016 年获得了前五年的资金，用于通过开发具有集成表征工具的最先进的薄膜沉积设备、建立批量生长设施、开发新的计算工具和和整个机构的数据库，并启动外部用户程序，来成核和生长 MIP。2020 年，2DCC 经历了第二个五年资助的更新过程。

“在过去五年中，2DCC 已成为合成具有独特量子特性的晶圆级 2D 薄膜和块状晶体的首要机构，”2DCC 主任兼合成负责人、材料科学与工程和电气工程教授 Joan Redwing说。

2DCC 专注于二维硫化物的本体和薄膜合成，即过渡元素（如硒和硫）的层状化合物。通过在原子水平上控制这些材料的生长，可以创造出具有独特性质和奇异量子态的新材料，这些材料具有成为革命性的新设备技术的潜力，例如柔性电子和量子计算。

“作为首个材料创新平台，2DCC MIP 体现了材料基因组计划方法的力量，它具有密切的实验-理论互动。”美国国家科学基金会材料研究部 MIP 和国家机构和仪器项目主任 charles Ying 说，“多年来研究和改进生长条件的努力取得了回报，导致了二维材料的可重复合成，已经使全国 100 多名科学家受益。新的实验和数据工具将在第二个五年将 2DCC 提升到一个新的水平。”

作为 2DCC 合成 2D 硫属化物材料的核心组成部分，2DCC 提供了一个用户程序，可在全美推动 2D 材料研究，而不仅仅是在宾夕法尼亚州立大学。

“宾夕法尼亚州立大学以外的其他大学、公司或国家实验室的研究人员可以到现场接受机构培训，并进行他们的研究或要求 2DCC 工作人员培植的样品。”Redwing 说，“除了用户项目，我们还有一个内部研究人员团队，他们与用户在他们的项目上进行合作。自 2016 年开始，我们已经在我们的机构中赞助了超过 125 个用户项目。因此，MIP 的很大一部分确实是用户项目。”

“甚至在 MIP 之前，宾夕法尼亚州立大学就有许多教师从事二维材料研究，”Redwing说，“但获得 MIP 资助使我们能够扩大并更深入地整合该活动，并通过我们的用户项目启动与其他大学和国家实验室的研究合作。这确实有助于宾夕法尼亚州立大学成为世界上二维材料的主要活动中心之一。”

在最初的五年中，2DCC 成功应对了复杂、规模甚至一个影响全球的意外障碍的挑战。

“高性能材料的发现是一个复杂的过程，MIP 的框架整合了有效辅助二维材料优化合成的研究方法，与理论、合成科学、原位计量学和依靠大数据集的机器学习的团队合作。” MRI 主任、材料科学与工程学杰出教授Clive Randall说,“此外，外联活动也令人印象深刻，为来自美国各地甚至全球的研究人员提供了帮助。2DCC 在 COVID 危机期间也保持着他们的使命，包括在 2020 年夏季为本科生举办虚拟研究体验项目。”

2DCC 是 MRI 的四个使用机构之一，另外还有材料表征实验室、纳米加工实验室和材料计算中心。2DCC研究人员包括17名教职员工和13名博士级研究人员。研究生也参与了内部研究计划。

“2DCC 创造了大量的研究活动，在过去五年中让宾夕法尼亚州立大学和 MRI 获得了极大关注，”Redwing说,“我们获得的用于新设备、研究支持和其他活动的资金，使宾夕法尼亚州立大学和 MRI 成为二维材料研究的领先机构之一。”

有了新的资金，2DCC 将通过新的合作和 MIP 前五年创建的现有合作，在二维材料研究方面取得进展的基础上再接再厉。未来五年的计划包括增加一个双坩埚布里奇曼系统，用于合成具有改进成分控制的块状晶体，开发用于合成 2D 金属的集成蚀刻/沉积工具，以及扩展机构数据库，以便通过数据科学方法实现材料发现。