NaturePhysics二维材料MXenes，Frhlich极化子能带输运

　　二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物MXenes，是一种新兴二维层状材料，有望用于电化学储能和光电子应用。Mxenes中电荷传输的基本理解，对于这些应用是必不可少的，但仍存在争议。虽然理论研究指出了有效带输运，但器件测量揭示了，热激活的跳跃型输运。
　　今日 德国马普高分子所（Max Planck Institute for Polymer Research）Hai I. Wang，Mischa Bonn团队Wenhao Zheng一作在Nature Physics上发文，报道了通过结合超快太赫兹和静态电输运测量，实现了区分短程和长程输运特性，给出了两种模型Mxenes电荷输运的统一图像。研究发现，在MXene中，带状输运主导了短程的、薄片内的电荷传导，而长程的、薄片间输运，通过热激活跳跃发生，并限制了电荷在MXene薄片中的渗透。对片内载流子散射速率的分析表明，对于半导体和金属Mxenes，主要是因为小耦合常数（α 1）的纵光学声子散射。这表明在Mxenes中形成了大极化子。因此，该项研究工作，提供了MXene自由电荷极化子性质的深入了解，并揭示了MXene材料中，片内和片间传输机制，这与基础研究和应用都非常相关。
　　Band transport by large Fröhlich polarons in MXenes
　　Mxenes，Fröhlich极化子能带输运
　　图1：MXene样品的电荷传输测量模式和表征。
　　图2：半导体和金属MXene样品的静态太赫兹电导率(吸收)和超快光电导率。
　　图3：Nb4C3Tx Mxene温度相关太赫兹和电学测量。
　　图4：半导体和金属Mxenes的太赫兹电导率谱和推断散射时间。
　　该项研究，权衡了MXenes电荷输运机制理论和实验研究之间的争议，并提出了Mxenes电荷输运的统一图像。通过结合太赫兹和静电传输测量，实现了区分短程和长程传输特性。研究发现，带状电荷输运控制着MXene中的片内电荷输运，而片间输运通过跳跃发生，并成为电荷通过MXene薄片网络渗透的限制步骤。此外，通过分析遵循Matthiessen定律的载流子散射，发现对于半导体和金属Mxenes，载流子-LO声子散射，在片内载流子输运中占主导地位。由此产生的小载流子-LO耦合常数（α 1）表明，在Mxenes中形成了大极化子。该项工作，揭示了MXene中自由电荷的极化子性质，并揭示了MXene网络中的片内和片间传输机制。
　　文献链接：https://www.nature.com/articles/s41567-022-01541-y
　　https://www.nature.com/articles/s41567-022-01541-y.pdf
　　DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-022-01541-y