2004年石墨烯的發(fā)現(xiàn)，開辟了二維材料研究領(lǐng)域。由于原子級厚度的結(jié)構(gòu)特征，二維材料不僅展現(xiàn)出諸多不同于傳統(tǒng)三維塊體材料的優(yōu)異性質(zhì)，更因量子受限效應(yīng)產(chǎn)生出多種新穎的物理現(xiàn)象，為電子信息、新能源、航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的機遇。近年來，除石墨烯外，六方氮化硼、過渡金屬硫族化合物、黑磷烯、MXene等二維材料也相繼發(fā)展起來，然而正如石墨烯來源于石墨，這些二維材料均受限于已知的三維塊體材料。打破基于已知三維材料探索二維材料的研究范式，設(shè)計和創(chuàng)制全新的二維材料，特別是范德華層狀材料，將會極大地拓展二維材料的種類、物性和功能應(yīng)用。

2020年，任文才研究員團隊通過在非層狀氮化鉬生長過程中引入Si元素，創(chuàng)制出了全新的二維范德華層狀半導(dǎo)體MoSi₂N_{4，開辟了一個化學(xué)通式為MA2}Z_{4的范德華材料家族（Science 369, 670, 2020）。過去5年來，MoSi2}N_{4材料家族已迅速發(fā)展成為材料科學(xué)領(lǐng)域的一個重要研究前沿，并入選了2022年物理學(xué)領(lǐng)域重點新興前沿。迄今為止，除已制備出的 MoSi2}N_4和WSi2N_{4之外，得益于MA2}Z_{4元素與結(jié)構(gòu)的多樣性，已有超過 100 種MA2}Z_{4材料及其衍生物被預(yù)測出來，涵蓋了金屬、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、拓撲絕緣體、鐵電體和鐵磁體等。這類材料具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、鐵電及磁學(xué)等性質(zhì)，在電子器件、光電子器件、電催化、光催化及電池等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。}

文章提出了類比DNA堿基互補配對原理，通過異質(zhì)元素配位鈍化二維非層狀材料的表面懸鍵，創(chuàng)制全新范德華層狀材料的新范式，詳細闡述了MoSi₂N_{4家族材料的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)編輯策略、制備方法、基本物性（電子能帶結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、壓電與鐵電性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電接觸特性、磁學(xué)性質(zhì)、自旋-谷特性、穩(wěn)定性）及其與結(jié)構(gòu)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。隨后，系統(tǒng)介紹了該家族材料在電子器件、光電子器件、電催化、光催化及儲能領(lǐng)域的應(yīng)用前景。最后，文章指出MoSi2}N_{4材料家族的研究仍處于起步階段，從材料的預(yù)測、制備到物性和應(yīng)用都充滿了機遇，其中材料的制備是當前亟需突破的首要問題，并剖析了該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，提出了解決思路，突出了Al技術(shù)在MoSi2}N_{4材料家族未來發(fā)展中的重要作用。}

范德華MoSi₂N₄材料家族的研究工作得到了國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目（A類、B類）、卓越研究群體項目、中國科學(xué)院從0到1原始創(chuàng)新項目、遼寧省“興遼英才計劃”杰出人才項目等的資助。