近年來有報道稱，由于氟原子的特殊性，全氟碳SAM、氟化DLC、氟化石墨烯、氟化六方氮化硼具有顯著的減摩效果，但對于氟摻雜導致的二維材料的超低摩擦行為，尚無相關研究從能量耗散的角度進行系統闡釋。而電子能量耗散是摩擦過程中不可忽視的重要能量耗散途徑。二維沸石咪唑骨架(2D ZIFs)作為新一代二維半導體材料，由于其易功能化、微孔隙、低介電常數等固有特性，在微電子領域得到了廣泛應用，層內強共價鍵和層間弱彌散相互作用使其具有優異的力學和摩擦學性能，有望在電子器件中用作減摩和抗磨層。其中，2D Zn-ZIF和2D Co-ZIF具有強的光致發光性，室溫下激子結合能大，帶隙寬，優異的化學惰性和顯著的抗氧化性，再加上原子級光滑的材料表面，使得2D Zn-ZIF和2D Co-ZIF成為闡明二維材料中電子能量耗散和調控機制的理想平臺。

本文基于二維ZIFs的氟化處理，在二維F-Co-ZIF表面獲得了最佳的摩擦學性能，摩擦系數低至0.0010。通過電學實驗、DFT模擬和熒光檢測，從能量傳遞和能量釋放兩個階段解釋了氟摻雜對摩擦學性能調控的機理。具體來說，在外部激勵下，能量將通過電子-空穴對的產生轉移到摩擦系統中，并通過輻射和非輻射能量耗散通道釋放。氟化通過改變ZIF的電子性質和能帶結構來減少能量轉移，通過提高屏蔽效率來減緩電荷轉移，從而減緩能量釋放階段的非輻射能量耗散速率。這些發現不僅有助于我們更好地理解氟摻雜對摩擦性能的改善機制，而且從電子能量耗散路徑提供了新的超潤滑調制方法。

圖1二維ZIF的形貌和結構表征，從左至右分別為二維Zn-ZIF、二維F-Zn-ZIF、二維Co-ZIF和二維F-Co-ZIF。

劉宇宏，清華大學機械工程系長聘副教授/博導。擔任《機械工程與技術》編委和Journal of Functional Biomaterials期刊Special Issue編輯。主持國家自然科學基金優青、面上和科技部國家重點基礎研究發展計劃（973）等國家級科研項目及課題，作為骨干參與國家自然科學基金委國家科技重大、重點科研項目和軍科委基礎加強計劃重大基礎研究項目等。長期圍繞微納制造中的界面摩擦行為及超滑開展基礎理論及技術創新研究工作。近5年，以第一或通訊作者在Nano Today、ACS NANO、Chemical Engineering Journal等主流雜志發表SCI論文65篇，獲他引687次，先后多次被x-mol、研之成理、納米人等多個國際國內學術網站專題報道。榮獲北京市自然科學二等獎，中國機械工業科學技術特等獎，中國發明協會發明創新獎二等獎，中國產學研合作創新獎等成果獎勵，并獲國家自然基金委優秀青年項目資助。學術論文榮獲《機械工程學報》高影響力論文獎和中國精品科技期刊頂尖學術論文。

Yuxin Li, Lei Liu, Kunpeng Wang*, Yuhong Liu*. Modulation mechanism of electron energy dissipation on superlubricity based on fluorinated 2D ZIFs. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6441-8.