9月12日，中國科學院金屬研究所任文才研究員團隊在《Nature Reviews Materials》發表了題為“The van der Waals MoSi2N4 materials family”的綜述論文，系統總結了該團隊2020年開創的范德華MoSi2N4材料家族的研究進展，并對該材料家族的未來研究方向進行了展望。
2004年石墨烯的發現，開辟了二維材料研究領域。由于原子級厚度的結構特征，二維材料不僅展現出諸多不同于傳統三維塊體材料的優異性質，更因量子受限效應產生出多種新穎的物理現象，為電子信息、新能源、航空航天等領域的發展提供了新的機遇。近年來，除石墨烯外，六方氮化硼、過渡金屬硫族化合物、黑磷烯、MXene等二維材料也相繼發展起來，然而正如石墨烯來源于石墨，這些二維材料均受限于已知的三維塊體材料。打破基于已知三維材料探索二維材料的研究范式，設計和創制全新的二維材料，特別是范德華層狀材料，將會極大地拓展二維材料的種類、物性和功能應用。
2020年，任文才研究員團隊通過在非層狀氮化鉬生長過程中引入Si元素，創制出了全新的二維范德華層狀半導體MoSi2N4，開辟了一個化學通式為MA2Z4的范德華材料家族（Science 369, 670, 2020）。過去5年來，MoSi2N4材料家族已迅速發展成為材料科學領域的一個重要研究前沿，并入選了2022年物理學領域重點新興前沿。迄今為止，除已制備出的 MoSi2N4和WSi2N4之外，得益于MA2Z4元素與結構的多樣性，已有超過 100 種MA2Z4材料及其衍生物被預測出來，涵蓋了金屬、半導體、超導體、拓撲絕緣體、鐵電體和鐵磁體等。這類材料具有優異的電學、光學、熱學、力學、鐵電及磁學等性質，在電子器件、光電子器件、電催化、光催化及電池等領域應用前景廣闊。
文章提出了類比DNA堿基互補配對原理，通過異質元素配位鈍化二維非層狀材料的表面懸鍵，創制全新范德華層狀材料的新范式，詳細闡述了MoSi2N4家族材料的晶體結構、結構編輯策略、制備方法、基本物性（電子能帶結構、光學性質、力學性質、壓電與鐵電性質、熱學性質、電接觸特性、磁學性質、自旋-谷特性、穩定性）及其與結構的內在關聯。隨后，系統介紹了該家族材料在電子器件、光電子器件、電催化、光催化及儲能領域的應用前景。最后，文章指出MoSi2N4材料家族的研究仍處于起步階段，從材料的預測、制備到物性和應用都充滿了機遇，其中材料的制備是當前亟需突破的首要問題，并剖析了該領域的挑戰，提出了解決思路，突出了Al技術在MoSi2N4材料家族未來發展中的重要作用。
范德華MoSi2N4材料家族的研究工作得到了國家自然科學基金青年科學基金項目（A類、B類）、卓越研究群體項目、中國科學院從0到1原始創新項目、遼寧省“興遼英才計劃”杰出人才項目等的資助。
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