只需添加钾离子和调整温度，日本理化学研究所（RIKEN）团队发现一种新方法能使“二硫化钼”转化为多种电子状态，一种材料分饰四角，充当超导体、金属、半导体、绝缘体皆可。
二硫化钼（molybdenum disulfide）是由钼、硫2种元素组成的化合物（化学式MoS2），属于二维过渡金属硫化合物（transition metal dichalcogenides, TMDs）。这些年来，TMDs以层状结构、可调性、应用性等优势引起许多研究人员兴趣，比如晶体管、储能组件、传感器。
最近日本理化学研究所团队开发基于晶体管的技术，能使单层二硫化钼材料表现各种电子行为，充当超导体、金属、半导体或绝缘体；这种新技术也可能促进发现新超导材料。
二硫化钼可分离成原子厚度的薄层，其中钼原子夹在硫原子层之间，根据硫原子排列方式，二硫化钼能在2种不同结构相存在：作为半导体的2H相，以及作为金属的1T相，前者非常有希望用于下一代半导体设备。
为了探索材料如何在不同相之间变化，研究人员构建具场效应的晶体管，连接至2H相二硫化钼样品，并调节施加到晶体管的电压，以高精度控制手法将钾离子插入材料。
随着钾浓度增加，研究人员发现材料从2H相突然转变为1T相，或者说当每5个钼原子含约2个钾离子就会发生这种变化，凸显离子浓度与相行为的明确关联。
接着，研究人员引入适量钾离子再将样品冷却至 -268℃，发现1T相能变成超导体；如果钾从1T相流出直到离子浓度相对较低，而温度冷却至 -193℃，材料则从金属转变为绝缘体。
该结果表明，引入钾离子是控制二维材料（如二硫化钼）结构与特性的强大新方法，不仅有助探索超导体与相关电子状态新型特性，也有助发现新型超导体。
（首图仅为示意图，来源：pixabay）
