物理學家很快開發(fā)出該物質(zhì)的許多應用特性，從制作可彎曲屏幕到能源儲存。但不幸的是，石墨烯并不適用于數(shù)字電子學領域。而對于這一領域而言，理想材料是半導體。
不過，Geim和Novoselov在制作石墨烯方面獲得的成功激勵了其他研究人員。Kis等人開始探索可替代的二維材料。于是，他們瞄準了TMDC。到2010年，Kis團隊利用TMDC二硫化鉬制出了首個單層晶體管，并預測有一天這些設備能提供柔性電子。2010年的諸多研究顯示，二硫化鉬能有效吸收和發(fā)射光，使其有望用于太陽能電池和光電探測器。
法國圖盧茲物理和化學納米實驗室物理學家Bernhard Urbaszek表示，單層TMDC能捕獲超過10%的攝入光子，這對于3個原子厚度的材料而言是一個不可思議的數(shù)字。這也幫助他們解決了另一個問題：將光轉(zhuǎn)化為電。當光子撞到這個三層晶體管上時，能推動電子穿越能隙，并允許其穿過一個外部電路。每個自由電子會在該晶體中留下一個真空區(qū)，這里是電子本來的位置—— 一個帶正電荷的洞。加上電壓后，這些洞和電子會向不同的方向循環(huán)，從而產(chǎn)生一個電流凈流。
該過程還能被逆轉(zhuǎn)，即將電轉(zhuǎn)化為光。如果電子和真空洞被從一個外部環(huán)路注入TMDC，當它們相遇時就會再次組合然后釋放光子。這種光電相互轉(zhuǎn)化的能力使得TMDC有望被用于利用光傳輸信息、用作微小的低功率光源，甚至激光。
不過，二硫化鉬的電子遷移速率仍然不夠高，很難在擁擠的電子市場中具有競爭優(yōu)勢。其原因是這種材料的結(jié)構特征，電子在其內(nèi)部移動時，碰到較大的金屬原子后會在其結(jié)構內(nèi)發(fā)生彈離，從而降低遷移速度。
今年，4個不同的研究小組均發(fā)現(xiàn)，TMDC二硒化鎢能吸收和釋放單個光子。Urbaszek提到，而量子密碼和通訊領域正是需要這樣的發(fā)射器，當你“按下按鈕，就能得到一個光子”。現(xiàn)有的單光子發(fā)射器通常由塊狀半導體制成，而二維材料將更小且更容易與其他設備集成。
元素偏移
也有研究小組正在探索元素周期表的不同部分。張遠波小組和美國普渡大學的Peide Ye研究組，在去年成功制備了基于新型二維晶體黑磷的場效應晶體管器件。這一新型二維半導體材料是繼石墨烯、二硫化鉬之后的又一重要進展，為二維晶體材料家族增添了一位新成員。
黑磷是磷的一種同素異形體，是由單層的磷原子堆疊而成的二維晶體。與石墨烯最大的不同是，黑磷有一個半導體能隙，而且比硅烯更穩(wěn)定。黑磷的半導體能隙是個直接能隙，將增強其和光的直接耦合，讓黑磷成為未來光電器件（例如光電傳感器）的一個備選材料。
不過，與其他純元素二維材料一樣，黑磷能與氧氣和水發(fā)生非常強的反應。“在24小時后，我們可以看到材料表面的氣泡，然后整個設備在數(shù)日內(nèi)就會失效。”得州大學奧斯汀分校二維黑磷單晶專家Joon-Seok Kim說。如果要使其持續(xù)數(shù)小時，就需要將它夾在其他材料層之間。這種天然的不穩(wěn)定性，使制造設備十分困難。因此，法國艾克斯·馬賽大學物理學家Guy Le Lay預計，目前有關黑磷的80%的論文仍停留在理論階段。
而且，中國臺灣新竹“國立清華大學”材料學教授Yi-Hsien Lee也表示，二維黑磷單晶之所以獲得一些研究人員的青睞，是因為這種材料易于上手——像石墨烯那樣，可以輕而易舉地用透明膠帶剝落黑鱗的薄片。“這是同一種方法。但這并不意味著，二維黑磷單晶前景大好。”
盡管如此，張遠波和Ye在制造黑磷晶體管方面仍取得成功。而且，今年首個硅烯晶體管問世。兩年前，科學家曾指出，現(xiàn)有技術無法制造硅烯晶體管。“因此，預測未來通常十分危險。”Le Lay開玩笑稱。但Le Lay認為仍有困難難以克服。
正當一些物理學家在尋找新二維材料，并試圖弄清其特性時，其他人則在將它們夾在一起。“與試圖選出一種材料并說這是最好的不同，或許最好的方法是將它們以某種方式結(jié)合在一起，以便它們不同的特性能被適當應用。”Kis說。這可能意味著，堆積不同的二維材料，制成微小、密集三維環(huán)路。
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