自2004年石墨烯被发现以来，探寻其他新型二维晶体材料一直是本研究领域的前沿。过渡族金属碳化物（Transition metal carbides, TMCs）是一大类具有新奇特性和应用的材料家族，它结合了陶瓷和金属的特性，在电子、催化、储能等领域有着广泛的应用。高质量二维TMC的制备是研究TMC在二维极限下新物理和新物性的基础，然而已有方法只能得到功能化的二维TMC纳米片，这些材料片层尺寸在数纳米到数微米之间，并且存在大量的缺陷和官能团。
国家实验室研究人员提出了一种以双金属叠片为生长基体的化学气相沉积（CVD）方法，制备出了大面积高质量超薄Mo2C二维晶体，其厚度仅为几个纳米，横向尺寸可达100微米，并且具有严格的化学计量比、很高的结晶质量以及优异的化学和热稳定性。进一步研究发现，正交结构的超薄Mo2C是一种干净的二维超导体，其超导转变特性表现出二维的 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless相变特征、随磁场方向呈现出各向异性，且强烈依赖材料的厚度。
这种CVD方法具有很好的普适性和可控性，还可用于制备其他高质量二维TMC晶体，如WC和TaC等。这类高质量的二维TMC晶体为二维材料家族增添了新的成员，不仅为研究其本征物性以及与现有二维材料不同的新物性和新应用提供了可能，而且可用于与其他二维晶体材料一起构筑新型叠层异质结构，进而拓展二维材料的物性和应用。
相关结果发表在Nature Mater. 14 (2015) 1135，并在同期的News & Views栏目中发表了Gogotsi教授以“Chemical vapour deposition: Transition metal carbides go 2D”为题的评述，被认为是“二维材料研究领域的重大进展”。
Large-size, high-quality two-dimensional Mo2C crystal prepared by CVD.
