金属和半导体2D过渡金属二硫化物（TMD）的表面功能化主要依赖于缺陷部位的物理吸附和化学吸附，这可能会降低2D材料的潜在应用性能，因为结构缺陷可能会对电子和机械等性能产生重大影响。
有鉴于此，美国宾夕法尼亚州立大学Mauricio Terrones教授和麦肯锡教会大学Daniel Grasseschi等人，开发了一种通过在TMD表面形成S-Au-Cl配合物([Au(MoS2)Clx])来功能化带有单个Au原子的MoS2单分子层的方法。
本文要点
1）展示了一种自发的无缺陷功能化方法，包括通过S-Au-Cl配位配合物将Au单原子附着在半导体MoS2(1H)的单分子膜上。密度泛函理论（DFT）的计算证实了单个AuClx络合物会键合到S原子上，而不是随机吸收到Mo原子顶部或六边形晶格的空位上，并且扫描透射电子显微镜（STEM）成像显示存在金单原子固定在S原子的顶部。
2）在Au官能化过程中，Au3+前体在形成Au-S配位键之前在TMD表面自然还原为Au1+。这个Au─S键导致了电子从MoS2价带的有效转移，其中S 3p轨道对Au 5d和6s轨道的贡献很大，从而调节了MoS2单层的费米能级。
3）利用MoS2晶格中S原子的孤对电子合成了[Au(MoS2)Clx]配位配合物。与取代掺杂或缺陷钝化不同，金属-MoS2配位络合物的形成不依赖于1H-MoS2上其他缺陷的存在，但会导致光学，热和电性能发生重大变化。通过处理不同Au浓度的MoS2，发现了一种有效的方法，可以通过控制p型掺杂来调整MoS2的费米能级，就像在场效应晶体管(FETs)中测量的那样。S-Au-Cl配位球的稳定性导致了[Au(MoS2)Clx]配合物的存在，从而导致整个MoS2单层的热边界电导率大大提高。该配位方法还可用于在MoS2上合成Ag单原子。
总之，该策略为通过p型掺杂调节MoS2的费米能级和激发光谱，提高单层MoS2的热边界电导率，从而促进散热提供了一种有效且可控的方法。这种基于配位的方法提供了一种有效且无损伤的TMDs功能化途径，可应用于其他金属，并可用于单原子催化、量子信息器件、光电子和增强传感等领域。
参考文献：
He Liu et al. Spontaneous chemical functionalization via coordination of Au single atoms on monolayer MoS2. Science Advances, 2020.
DOI: 10.1126/sciadv.abc9308
http://doi.org/10.1126/sciadv.abc9308
