通常認(rèn)為，MoS₂的鋰（Li）嵌入會(huì)引入從H相（半導(dǎo)體）到T相（金屬）的相變。然而，在插層過程中，完全插層的T相MoS₂和未插層的H相MoS₂之間形成空間尖銳的邊界。中間狀態(tài)，即沒有相變的輕微插入的H相MoS₂，由于尺寸窄，很難通過基于光學(xué)顯微鏡的光譜學(xué)進(jìn)行研究。

基于此，美國(guó)斯坦福大學(xué)崔屹教授和Harold Y. Hwang（共同通訊作者）等人報(bào)道了整個(gè)扭曲雙層MoS₂薄片的中間狀態(tài)的穩(wěn)定性。扭曲的雙層系統(tǒng)允許Li從頂面嵌入，并通過減少的層間相互作用實(shí)現(xiàn)快速的鋰離子擴(kuò)散。中間態(tài)的E_2g拉曼模式（Raman mode）顯示出峰分裂行為。模擬結(jié)果表明，中間狀態(tài)是通過Li誘導(dǎo)的H相MoS₂的對(duì)稱破壞來穩(wěn)定的。該結(jié)果提供了對(duì)電池充電和放電過程中非均勻插層的深入了解，并為調(diào)制扭曲的二維（2D）系統(tǒng)的性質(zhì)提供了新的機(jī)會(huì)，在Moiré結(jié)構(gòu)中摻雜了客體物種。

二硫化鉬（MoS₂）作為最著名的層狀過渡金屬二鹵族化物（transition metal dichalcogenides, TMDs）之一，具有穩(wěn)定的半導(dǎo)體H相和亞穩(wěn)定的金屬T相，引起了廣泛的研究興趣。目前，已經(jīng)開發(fā)出電化學(xué)和化學(xué)方法用于MoS₂的鋰（Li）嵌入，其中電化學(xué)方法廣泛用于提供對(duì)MoS₂的Li嵌入的動(dòng)態(tài)和可逆控制。化學(xué)插層提供了一種簡(jiǎn)單的方法，通過將MoS₂浸泡在高度可還原的鋰溶液中，鋰原子可以自發(fā)地移動(dòng)到MoS₂的范德華間隙中。

近年來，研究人員利用最先進(jìn)的表征技術(shù)（特別是光譜方法）進(jìn)行了許多研究，以研究MoS₂的Li嵌入。利用差分光學(xué)顯微鏡原位觀察勢(shì)控制下MoS₂中Li的動(dòng)態(tài)插層過程，發(fā)現(xiàn)Li從邊緣開始插層，并觀察到明顯的鋰化區(qū)和剔光區(qū)相分離。相似的電化學(xué)夾層，化學(xué)夾層也顯示了不同的相分離與一個(gè)非常狹窄的邊界地區(qū)（約幾百納米）。中間狀態(tài)，在相變之前在H相MoS₂中嵌入Li，只有幾百納米寬，由于尺寸窄，基于光學(xué)顯微鏡的技術(shù)幾乎沒有對(duì)其進(jìn)行研究

總之，作者通過拉曼光譜（Raman spectroscopy）觀察到扭曲雙層MoS₂在Li嵌入過程中的中間狀態(tài)。雙層結(jié)構(gòu)允許Li從頂面嵌入，而Moiré圖案有利于Li在MoS₂中的擴(kuò)散。其中，剪切模式的分裂是由Li誘導(dǎo)的MoS₂對(duì)稱性破壞引起的。該發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解電池材料在快速充電和放電過程中的非均勻插層具有重要意義，并為扭轉(zhuǎn)電子學(xué)提供了一種潛在的空間分布摻雜技術(shù)。

Observation of an intermediate state during lithium intercalation of twisted bilayer MoS₂. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-30516-z.