利用MXenes实现最大影响：专访Yury Gogotsi——这位四次入选《Materials Chemistry》杂志“1k俱乐部”的学者

《Chemistry of Materials》：Maximized Impact with MXenes: An Interview with Yury Gogotsi, a Four-Time 1k Club Member at Chemistry of Materials

戈戈茨基团队四篇高被引论文系统构建了二维钛碳（MXene）材料的制备、稳定性和表征方法，推动MXene从基础研究到柔性电子等应用转化，奠定开放协作的科研范式。

　　在材料科学领域，Yury Gogotsi教授的贡献堪称革命性的。他不仅在2014年、2017年、2017年和2020年这四篇论文中取得了卓越的成果，而且每一篇都达到了1000次引用的里程碑，进入了《材料化学》（Chemistry of Materials）期刊的1k Club。这四篇论文共同构建了MXene材料研究的基础，不仅定义了其合成、表征和应用的标准，还为整个领域的研究者提供了可靠的方法论和实践指南。MXene是一种新型的二维材料，以其独特的物理和化学性质吸引了全球科研界的广泛关注。从最初的合成方法探索，到如今在电子、光学和柔性电子器件中的广泛应用，MXene的研究经历了从基础科学到工程应用的跨越式发展。

Yury Gogotsi教授的研究团队在MXene领域的早期探索中，面对的是一个充满挑战的环境。当时，MXene的合成方法尚未成熟，许多关键问题仍未解决。例如，如何高效地将MXene材料从其前驱体MAX相中剥离出来，如何控制其表面化学性质，以及如何确保其在溶液中的稳定性，都是研究者们亟需突破的难题。正是在这样的背景下，Gogotsi教授与他的合作者们通过一系列开创性的研究，逐步揭开了MXene材料的神秘面纱，并为后续研究奠定了坚实的基础。

其中，2014年的论文“Transparent Conductive Two-Dimensional Titanium Carbide Epitaxial Thin Films”（DOI: 10.1021/cm500641a）是MXene研究的重要起点之一。该论文首次展示了基于钛碳化物的MXene薄膜具有透明性和导电性，这一特性在柔性电子器件和光电材料中具有极大的应用潜力。这项研究的成功离不开跨学科的合作，特别是来自Link?ping大学的Per Eklund教授团队在磁控溅射技术方面的贡献。通过这一技术，研究人员能够制备出高质量的MAX相涂层，随后通过酸蚀处理成功剥离出MXene单层。这一过程不仅为后续的MXene薄膜研究提供了可行的路径，也展示了材料科学中跨领域合作的重要性。

尽管这一研究具有重要的科学价值，但在最初投稿时却遭遇了挑战。由于该研究主要聚焦于MXene薄膜的制备，而非传统意义上的纳米材料，因此被《ACS Nano》期刊拒稿。这一经历促使Gogotsi教授团队将研究成果提交至《Chemistry of Materials》期刊，该期刊以其对材料化学研究的全面覆盖而著称，最终成功发表了这一论文。这篇论文的发表标志着MXene研究进入了一个新的阶段，其后续的广泛应用也印证了其重要性。如今，MXene薄膜已被广泛应用于有机发光二极管（OLED）和柔性太阳能电池的电子传输层，而NH?HF?作为快速蚀刻剂，也成为了Ti?AlC? MAX相材料研究中的标准试剂。

随着MXene研究的深入，研究者们逐渐意识到，仅仅掌握合成方法是不够的，还需要对材料的稳定性进行系统研究。2017年的论文“Oxidation Stability of Colloidal Two-Dimensional Titanium Carbides (MXenes)”（DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b00745）正是在这一背景下诞生的。该论文由Gogotsi教授与Valeria Nicolosi教授团队合作完成，旨在揭示MXene在水溶液中的降解机制，并提出提高其稳定性的策略。MXene材料在水溶液中的不稳定性是其研究和应用中的一个关键障碍，因为许多研究者在制备MXene墨水时，都需要使用纯水作为溶剂，而无需添加表面活性剂。这一特性虽然为制备导电墨水提供了便利，但也带来了材料在空气中快速氧化的问题。

在该研究中，Nicolosi教授团队的博士后Chuonfang（John）Zhang深入探讨了MXene在水中的降解路径，并识别了影响其稳定性的关键因素。研究结果不仅为MXene材料的稳定性提供了科学依据，还为后续的材料优化和应用开发提供了方向。随着研究的推进，MXene材料的稳定性得到了显著提升，许多研究团队能够将MXene材料在水溶液中保存超过一年。这种稳定性的提高，使得MXene在电子、光学和生物医学等领域的应用成为可能。

为了推动MXene研究的标准化和普及化，Gogotsi教授团队在2017年发布了“Guidelines for Synthesis and Processing of Two-Dimensional Titanium Carbide (Ti?C?T? MXene)”（DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b02847）这一重要论文。这篇指南性文献的发表，极大地促进了MXene材料的制备和研究。其中，Mohamed Alhabeb博士开发的Minimally Intensive Layer Delamination（MILD）方法，为MXene材料的剥离提供了更为简便和安全的途径。该方法通过LiF-HCl蚀刻和无超声波剥离技术，使得许多不使用氢氟酸（HF）的研究机构也能高效制备高质量的MXene材料。这一突破不仅降低了MXene研究的门槛，也推动了该材料在更多领域的应用。

此外，这篇指南性论文的下载量和引用次数均达到了令人瞩目的水平，显示出其在材料科学界的重要地位。据记录，该论文在《ACS》服务器上的下载量已超过94,000次，引用次数超过4000次。这不仅证明了其科学价值，也反映出其在指导研究实践方面的实用性。MXene材料的广泛应用，很大程度上得益于这些标准化方法和清晰的合成指南。

进入2020年，Gogotsi教授团队进一步深化了对MXene材料的表征研究，发表了“Raman Spectroscopy Analysis of the Structure and Surface Chemistry of Ti?C?T? MXene”（DOI: 10.1021/acs.chemmater.0c00359）这一重要成果。Raman光谱作为一种非破坏性的分析手段，能够提供材料的结构信息和表面化学性质。然而，在MXene材料的早期研究中，Raman光谱的应用相对有限，主要是因为MXene材料的金属导电性和复杂的表面化学性质，导致其Raman光谱的分析变得极具挑战性。Gogotsi教授团队通过系统的实验研究，构建了一个实用的Raman光谱分析框架，使得不同实验室能够通过Raman光谱技术准确识别MXene的相态、表面终止和降解状态。

这一研究的突破性在于，它不仅解决了MXene材料表征中的技术难题，还为后续的材料研究提供了可靠的工具。如今，Raman光谱已经成为MXene材料研究的重要手段，与石墨烯、二硫化钼（MoS?）等二维材料的表征方法齐名。这一成果的发表，标志着MXene材料研究从基础科学阶段进入了更加成熟和系统化的阶段。

从Gogotsi教授团队的四篇1k Club论文来看，这些研究不仅在科学上具有重要意义，更在方法论和实践应用上产生了深远影响。它们的共同点在于，每一篇论文都聚焦于解决一个关键问题，为研究者提供了切实可行的解决方案。例如，2014年的论文解决了MXene薄膜的制备问题，2017年的论文关注了MXene材料的稳定性，而2020年的论文则提供了可靠的表征方法。这些研究的持续发展，离不开开放的科研方法、清晰的数据呈现和广泛的学术合作。

在当前的材料科学研究中，开放性和可重复性是推动学科发展的关键因素。Gogotsi教授团队的四篇论文之所以能够产生如此广泛的影响，正是因为它们提供了详尽的实验方法和清晰的科学结论，使得其他研究者能够轻松地理解和复现这些成果。此外，这些论文还展示了跨学科合作的重要性，因为MXene材料的研究涉及化学、物理、工程等多个领域，单一研究团队往往难以独立完成所有实验和分析工作。

Gogotsi教授在采访中提到，设计具有广泛影响力的科研工作，需要深入了解所在领域的核心问题，并明确研究目标。他强调，科研工作应当解决那些对整个研究社区具有重要意义的瓶颈问题，而不是仅仅关注某一特定研究团队的兴趣点。只有当研究工作能够为更多研究者提供帮助，才能真正推动学科的发展。此外，他还指出，科研成果的传播和应用，需要依赖清晰的表达和系统的总结，以便其他研究者能够迅速理解并加以利用。

综上所述，Yury Gogotsi教授的四篇1k Club论文不仅在科学上取得了突破性进展，更在方法论和实践应用上为MXene材料研究提供了重要的指导。这些研究的成功，得益于团队成员的共同努力、跨学科的合作以及对开放科研理念的坚持。它们的持续影响，也反映了MXene材料研究在全球范围内的快速发展和广泛应用。未来，随着更多研究者加入这一领域，MXene材料的研究将继续拓展，为新一代的材料科学和工程技术带来更多的可能性。