我們經常發現，當我們把食物長時間留在外面，水果被剝掉或切掉後會變黃，食物就會腐爛。這種現象在我們的日常生活中是很容易看到的，它們說明了氧化還原反應。控制二維材料物理性質的基本原理是氧化還原反應，被認為是石墨烯等新一代材料。
該研究小組由POSTECH化學系附屬的Sunmin Ryu教授、Kwanghee Park教授和Haneul Kang組成，他們發現，從空氣中注入電荷的二維材料的摻雜是由水和氧分子的氧化還原對驅動的電化學反應。利用實時光致發光成像技術，觀察了二硫化鎢與空氣中氧/水的電化學氧化還原反應。根據他們的研究，氧化還原反應可以控制二維材料的物理性質，可應用於可彎曲成像元件、高速晶體管、下一代電池、超輕材料等二維半導體應用。
二維材料，如石墨烯和二硫化鎢，是以納米尺寸的一層或幾層原子的形式存在的。它們很薄，很容易彎曲，但很硬。由於這些特性，它們被用於半導體、顯示器、太陽能電池等，並被稱為夢想材料。然而，由於所有的原子都存在於一種物質的表面，它僅限於環境環境，如溫度和溼度，這往往導致它們改變或轉變。在研究小組公佈研究結果之前，一直不知道這種現象發生的原因，而且難以商業化，無法控制材料性能。
研究小組採用了二硫化鎢的實時光致發光成像和石墨烯的拉曼光譜。他們展示了分子通過二維納米空間在二維材料和親水性底物之間的擴散.他們還發現，有足夠的水來調節空間中的氧化還原反應。此外，他們還證明了在鹽酸等酸中的電荷摻雜也是由溶解氧和氫離子濃度(PH)共同決定的。
他們在這項研究中所取得的成就是控制二維或其他低維材料的電、磁和光學特性所需的基本原理。預計該方法可用於改進前處理，防止二維材料被環境和後處理技術(如柔性和可伸縮顯示器的封裝)所需的改性。
孫敏教授說：“利用實時光致發光技術，我們能夠證明空氣中氧分子和水分子的氧化還原偶驅動的電化學反應是控制材料性能的關鍵和基本原理。這種反應不僅適用於二維材料，也適用於其它低維材料，如量子點和納米線。因此，我們的研究結果將成為基於低維材料的納米技術發展的重要墊腳石。”
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