近日，韩国科学技术院Il-Doo Kim等人《Advanced Materials 》上发表了题为“Flash Thermal Shock Synthesis of Heterostructured Transition Metal Dichalcogenides and Carbides in Milliseconds”的论文，通过强脉冲光诱导氧化石墨烯的闪蒸热冲击合成技术，在10毫秒内实现1768–3162 K超高温瞬时处理，精准调控合成过渡金属二硫属化物、碳化物及核@壳异质结构，其产物在气体传感和析氢催化中展现优异性能，为亚稳态纳米材料的高效制备与结构调控提供了通用平台。

1. 目标材料的应用价值与特性：过渡金属二硫属化物（TMDs）和碳化物（TMCs）是高性能纳米材料。TMDs具高比表面积、边缘催化活性和电学可调性，适用于传感器与能源领域；TMCs凭高硬度和催化性，适用于高温催化。其性能依赖结构和物相，精准合成是关键。

2. 传统合成方法的局限性：传统方法（如高温退火）需高温（>1000 K）、惰性气体，耗时久；难控亚稳态相和异质结构，目标相易分解；对复杂核材料兼容性差。

3. 非平衡态合成技术的迫切需求：高性能材料需求催生超快合成技术。传统技术温度不足（<3000 K）、需特殊气氛，亟需常压超高温瞬时处理技术突破瓶颈。

【研究方法】

1. 闪热冲击合成技术的核心原理：采用强脉冲光诱导的闪热冲击技术，以氧化石墨烯（GO）为光热剂。GO吸收光能后，使金属前驱体在10毫秒内升温至1768–3162 K，加热速率≈10⁶ K/s，随后极速冷却（≈10⁵ K/s），利用非平衡态条件“冻结”亚稳态结构。GO部分还原为rGO，兼具热源和负载基底作用。

2. 材料合成的关键流程：将GO与金属前驱体按比例混合，添加核材料后滴涂干燥，经强脉冲光照射，低温生成TMDs、高温生成TMCs或核@壳结构，通过XRD、TEM等手段表征结构。

3. 技术优势与创新性：合成仅需10毫秒，能耗低且可精准调控温度和核材料，在常压下实现亚稳态材料和核@壳结构的高效制备，无需惰性气体或复杂设备。

【研究结果】

1. 材料结构与相控制的突破：通过温度调控实现相结构精准控制，低温生成热力学稳定的2H-TMDs，高温稳定亚稳态1T-TMDs及TMCs（如α-MoC、W₂C），并以多种材料为核制备均匀核@壳结构（如Au@MoS₂），证实方法普适性。

2. 催化与传感性能的提升：α-MoC@MoS₂/rGO传感器对NO₂响应灵敏度是纯rGO的31.2倍，检测限达ppb级；W₂CO/rGO催化剂析氢过电位仅50.5 mV，接近铂基催化剂，循环稳定性优异，归因于高活性结构和电子转移效率。

3. 与传统方法的对比优势：FTS在10毫秒内完成合成，温度可达3000 K以上，较传统方法效率提升数万倍且能稳定亚稳态结构，同时避免TMDs过度生长，实现核@壳结构均匀包裹，解决传统技术缺陷。

【研究展望】

1. 材料设计与应用场景的拓展：未来将FTS技术拓展至更多金属及合金，开发多元异质结构以深化在能源催化（如氢能）、环境监测（如可穿戴传感器）、电子器件（如光电探测器）等领域的应用。

2. 机制研究与工艺优化：通过原位表征解析原子级动力学，优化IPL设备参数并探索GO替代材料，同时开发水基前驱体等绿色合成路径以提升工艺可控性和环境友好性。

3. 跨学科技术融合与挑战：结合机器学习加速材料设计，研究纳米材料到宏观器件的集成工艺，并通过表面修饰等手段提升材料在实际场景中的长期稳定性，推动技术工程化应用。