最浪漫的爱情，最顶级的paper——段镶锋/黄昱夫妇再发Science：具有自适应性和透气性的高度可拉伸范德华电子薄膜

【研究背景】

电子系统与不规则软物体的集成对于许多新兴技术来说越来越重要，如物联网电子技术和生物电子技术，它们可用于监测动态生物体，以及在个性化医疗和远程健康的背景下诊断和治疗人类疾病。生物电子学的实施取决于许多不同寻常的材料和设备特性，包括电子性能、机械灵活性、拉伸性或延展性，以确保与动态演变的微观表面形貌形成一致且适应性强的界面；以及生物体与其周围环境之间气体和营养物交换的渗透性或透气性，以减少对自然生物功能的干扰。传统的硬电子材料在导电性、机械响应、渗透性和环境适应性方面表现出与软生物组织固有的不匹配，而有机或复合半导体薄膜可以制成可拉伸或保形，但在典型的潮湿生物环境中，通常表现出不足的电子性能或有限的稳定性。此外，传统无机膜或有机薄膜通常在超薄独立式结构中表现出有限的机械稳定性，而聚合物基底通常要厚得多（>>1μm），具有较大的弯曲刚度，对动态演化的生物结构适应性差。

【成果简介】

近日，加州大学洛杉矶分校的段镶锋/黄昱夫妇联合报道了由无键范德华界面的交错二维纳米片构成的范德华薄膜的设计，通过旋转涂覆含有半导体材料薄片的薄膜，形成了大约10纳米厚的自支撑薄膜。这些薄膜具有交错纳米片之间的滑动和旋转自由度，以确保机械拉伸性和延展性，以及纳米通道的渗透网络，赋予透气性和透气性。由于与软生物组织具有良好的机械匹配性，独立式薄膜可以自然适应局部表面地形，并与具有高度共形界面的生物体无缝融合，使生物体具有电子功能，包括叶栅和皮肤栅晶体管。皮肤栅晶体管允许高保真监测和局部放大皮肤电位和电生理信号。因此，VDWTF可以作为多功能电子膜发挥作用，积极适应环境，同时保留足够的电子性能用于传感、信号放大、处理和通信。该文章近日以题为“Highly stretchable van der Waals thin films for adaptable and breathable electronic membranes”发表在知名顶刊Science上。

【图文导读】

图一、不可拉伸膜和可拉伸膜的对比

图二、VDWTFS和CVDTFS的材料特征

图三、叶栅VDWTF晶体管

图四、皮肤栅VDWTF晶体管

图五、用于监测瞬态皮肤电位的皮肤栅VDWTF晶体管

【全文总结】

综上所述，作者报道了由二维纳米片组装而成的机械坚固的独立式VDWTF，用于高度可伸缩、适应性强、保形和透气的薄膜电子设备。纳米片之间的无键范德华界面能够实现滑动和旋转自由度，从而提供非凡的机械灵活性、延展性和延展性。交错纳米片结构还具有纳米通道的渗滤网络，具有优异的渗透性或透气性。超薄的独立式VDWTF结构坚固，与软生物组织具有极好的机械匹配性，能够自然适应微观地形，并通过高度共形的界面直接与生物体整合，赋予生物体电子功能。因此，VDWTF可以作为多功能电子膜发挥作用，主动适应环境，同时保持足够的电子性能，用于传感、信号放大、处理和通信。

文献链接：Highly stretchable van der Waals thin films for adaptable and breathable electronic membranes(Science2022, DOI: 10.1126/science.abl8941)

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