综述：范德华MoSi2N4材料家族

本综述系统探讨了新兴范德华（vdW）MA2Z4材料家族的结构、合成、性质与应用，涵盖金属、半导体、超导体等多种电子相，在电子器件、电催化（electrocatalysis）、光催化（photocatalysis）及能源存储领域展现巨大潜力。

　　

材料家族的新纪元

二维材料领域长期以来受限于已知三维体材料的结构限制。2020年，通过钝化二维非层状氮化钼表面并引入硅元素，研究人员成功合成出新型范德华层状材料MoSi₂N₄，由此开辟了具有通用化学式MA₂Z₄的全新材料家族。这一突破性进展不仅拓展了二维材料的多样性，更催生了超过百种理论预测材料和多种已合成材料（如MSi₂N₄，其中M为钼、钨），涵盖从金属、半导体到超导体、拓扑绝缘体、铁电体和铁磁体等丰富电子相。

结构与合成突破

MA₂Z₄家族材料采用独特的层状晶体结构，其中元素组成和结构排列的多样性为其带来了可调变的物理化学性质。合成方法主要基于化学气相沉积技术，通过精确控制反应条件和前驱体比例，实现了高质量单层和多层材料的可控制备。这种合成策略不仅适用于氮化物体系，还可拓展至其他元素组合，为材料设计提供了新的自由度。

多功能物性展示

该材料家族展现出异常丰富的物理性质。电子特性方面，包括可调带隙半导体、高迁移率载流子传输和超导转变等；光学特性表现为强烈的激子效应和可观的发光效率；热学特性显示出色的热导率调控能力；力学特性则兼具高强度和柔韧性。特别值得注意的是，部分成员还表现出室温铁电性和长程磁有序，为自旋电子学应用提供了新平台。

应用前景展望

在电子和光电子器件领域，MA₂Z₄材料可用于构建高性能场效应晶体管、光电探测器和发光二极管。在能源领域，其在电催化析氢反应（HER）、氧还原反应（ORR）和二氧化碳还原反应（CO₂RR）中表现出优异的催化活性和稳定性。在光催化水分解和污染物降解方面也显示出巨大潜力。此外，作为电极材料在锂离子电池和超级电容器中展现出高容量和长循环寿命。

未来发展方向

尽管取得了显著进展，该领域仍面临材料大规模制备、界面调控和器件集成等挑战。未来研究需要深入理解结构-性能关系，开发更高效的合成方法，探索异质结和莫尔超晶格中的新奇现象，并推动实际应用转化。跨学科合作和先进表征技术的应用将加速这一新兴材料家族的发展。