二维(2D)材料的快速发展为传感器技术开辟了超越石墨烯先驱作用的新前沿。近年来，包括MXenes、过渡金属二硫化物(TMDCs)、黑磷(BP)和六方氮化硼(h-BN)在内的新兴二维材料在各种传感平台中展现出卓越潜力。MXenes凭借其金属导电性和表面官能团，在气体和生物传感方面表现出优异性能；TMDCs如MoS2和WS2则提供可调带隙和强光电相互作用，是光电探测器的理想选择；黑磷因其各向异性电荷传输和高载流子迁移率，适用于生化传感和光学传感；而h-BN虽为电绝缘体，却在传感器异质结构中作为介电衬底和保护层发挥关键作用。尽管取得这些进展，在可扩展合成、环境稳定性和与现有器件架构集成方面仍存在挑战。本综述批判性分析了二维材料在气体检测、生物传感和光电探测应用中的传感能力，重点阐述了其独特的化学/物理结构、电子和化学特性如何影响灵敏度、选择性和响应时间等性能指标。同时回顾了化学气相沉积(CVD)、液相剥离和混合组装方法等制备技术的最新进展，并讨论了克服降解和界面问题的策略。最后，研究人员展望了该领域未来的研究和商业化方向，包括多功能传感器阵列、可穿戴平台以及与人工智能(AI)结合实现实时数据分析。通过系统梳理后石墨烯时代二维材料的研究全景，旨在指导开发性能更优、适用性更广的下一代传感器。
- 1.
引言
自2004年石墨烯被发现以来，二维材料引发了前所未有的研究热潮，其原子级厚度体系展现出非凡的物理化学性质。虽然石墨烯的高载流子迁移率、机械强度和超大比表面积使其成为传感器的首选材料，但其缺乏本征带隙且化学选择性有限，促使研究人员探索功能更具适应性的替代二维材料。近年来，多种二维材料体系相继涌现，各自为传感技术带来独特优势：过渡金属二硫化物(TMDCs)如MoS2和WS2具有可调带隙和强光-物质相互作用，适用于光电探测和化学传感；MXenes作为一类过渡金属碳化物和氮化物，凭借金属导电性、亲水表面和丰富的化学性质，实现了高性能气体和生物传感器；黑磷(BP)的各向异性结构和高载流子迁移率，架起了半导体与光电子应用之间的桥梁；六方氮化硼(h-BN)虽为电绝缘体，却是传感器异质结构中不可或缺的介电层和保护层。文献计量分析和实地调研显示，自2018年以来，针对石墨烯之外的二维材料研究显著增长，其中MXenes和TMDCs引领了近期的传感研究与转化工作，研究范围涵盖化学传感、生物传感、光电探测及柔性或可穿戴电子等多个领域。MXenes因其可调表面端基和金属导电性备受关注，而TMDCs的厚度依赖型半导体带隙对环境变化高度敏感。这两类材料占据了近期高影响力期刊和会议论文中报道的大部分突破成果，确立了其在后石墨烯时代的领先地位。这种快速增长凸显了对标准化、可扩展合成方案的迫切需求，以确保不同实验室间的可重复性以及在真实工况下的可靠性。无论是MXenes的湿化学刻蚀还是TMDCs的受控化学气相沉积(CVD)，实现工艺一致性仍是大规模应用前的关键挑战。同样重要的是器件级集成策略，包括使用封装层防止降解、异质结构组装调控能带排列，以及片上信号处理模块以提高选择性并降低噪声。这些工程方法弥合了材料发现与实际可部署原型之间的鸿沟。本综述旨在系统分析这些石墨烯之外的二维材料，聚焦于其在气体传感、生物传感和光电探测中的作用，探讨基础传感机制、材料特异性优势和性能指标，同时应对可扩展合成、环境稳定性和器件集成的挑战。通过比较MXenes、TMDCs、BP和h-BN的传感能力，揭示二维材料基传感器的发展格局，并展望未来研究与商业化方向。
- 2.
新兴二维材料概述
2.1 MXenes：结构、合成（刻蚀、分层）与表面化学
MXenes是从MAX相层状前驱体制备的一类快速增长的二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物。结构上，MAX相通式为Mn+1AXn，其中M为早期过渡金属，A为第13或14族元素（通常为Al或Si），X为碳和/或氮。选择性去除A元素后产生层状Mn+1Xn片材，即MXenes，具有独特的金属导电性、亲水性和机械柔韧性。最常用的合成路线是利用含氟溶液（如氢氟酸(HF)或更安全的原位HF生成混合物(LiF + HCl)）选择性刻蚀MAX前驱体中的A层，该自上而下化学刻蚀策略最早用于Ti3AlC2制备Ti3C2Tx，后者至今仍是MXenes的原型材料。刻蚀过程中会引入-O、-OH和-F等表面端基，显著改变电子结构和界面反应性。刻蚀后通常通过插层有机分子、离子或溶剂，再结合超声等机械搅拌实现单层或少层MXene纳米片的剥离。所得分散液可加工成薄膜、膜或复合材料，为传感应用提供多样性。但控制薄片厚度、横向尺寸和缺陷密度仍是可重复器件制备的关键挑战。表面化学在MXenes功能中起核心作用，端基影响电荷传输、亲水性和吸附能，进而决定传感性能。例如，氧端基Ti3C2Tx对氧化性气体吸附增强，而富含羟基的表面则提高了在水环境中的分散性。通过合成后处理或刻蚀条件调控表面端基，是优化传感器选择性和稳定性的有效手段。
2.2 过渡金属二硫化物(TMDCs)
过渡金属二硫化物(TMDCs)是一类具有层状结构、半导体特性和带隙可调性的材料，通式为MX2，其中M为Mo、W或Re等过渡金属，X为硫族元素(S、Se或Te)。结构上，TMDCs由共价键结合的X-M-X三明治层组成，层间通过弱范德华力相互作用结合，可通过机械或化学剥离获得原子级薄层。这种弱层间耦合与强面内键合使其在超薄形态下具有高稳定性，并能不受晶格匹配限制地构建异质结构。TMDCs的半导体特性是其区别于石墨烯和许多MXenes金属导电性的关键，源于过渡金属d轨道与硫族p轨道的贡献，形成广泛的电子能带结构。根据组分不同，TMDCs带隙覆盖可见光到近红外范围，使其非常适合电子和光电器件。其半导体性质可实现场效应晶体管的高开关比，并在与分析物相互作用时产生显著的导电性变化，这对传感应用至关重要。带隙可调性是TMDCs的另一关键优势：块体MoS2和WS2表现为间接带隙（约1.2 eV），而单层则转变为直接带隙（约1.8-2.0 eV）。这种厚度依赖的演变增强了光致发光效率和光-物质相互作用，为光电探测器、发光器件和光激活传感器提供了可能。此外，取代掺杂和硫族空位可显著改变局域电荷密度和吸附能，实现对特定气体分子的选择性相互作用。可控缺陷密度在平衡增强灵敏度与降低交叉敏感性方面发挥关键作用，从而提高实际传感环境中的选择性。应变工程、杂原子取代和外电场也可调制带隙，实现针对特定传感应用的定制化响应。
2.3 黑磷
黑磷(BP)因其高载流子迁移率、可调直接带隙和显著的面内各向异性，成为最有前景的二维材料之一。结构上，BP由褶皱蜂窝层组成，层间通过范德华力结合，可剥离为少层或单层黑磷烯。褶皱晶格导致沿扶手椅和锯齿晶向的各向异性电荷传输，产生方向依赖的迁移率、光吸收和热导率，这为传感器和光电器件提供了额外的设计参数。电子学上，BP具有厚度依赖的带隙，从块体的约0.3 eV到单层的约2.0 eV，填补了半金属石墨烯与宽带隙TMDCs之间的空白。结合超过数百cm2V-1s-1的迁移率，BP在场效应晶体管和光电探测器中兼具高灵敏度和快响应。其对气体、生物分子和光子各向异性响应的检测能力，使其成为多功能传感应用的理想平台。然而，BP的主要局限在于显著的环境敏感性：少层BP在环境条件下会发生快速氧化和降解，导致电学性能下降和器件寿命缩短。研究表明，氧气和水分子在光照下会与表面磷原子反应，引发结构和化学不稳定性。为此，研究人员开发了六方氮化硼封装、聚合物涂层和原子层沉积等多种钝化方法，以延长工作寿命同时保持其本征各向异性特性。尽管如此，确保长期稳定性仍是BP基传感器大规模部署的关键障碍。
2.4 六方氮化硼(h-BN)
六方氮化硼(h-BN)是一种宽带隙二维材料，结构与石墨烯类似，由交替的硼和氮原子排列成蜂窝晶格。但与石墨烯不同，h-BN是电绝缘体，带隙约为5.9 eV，因此不适合作为有源沟道材料，但作为介电层和保护层极具价值。其原子级平滑、化学惰性的表面可最小化电荷陷阱和散射中心，从而提升相邻二维半导体的性能。这一特性使h-BN成为高质量石墨烯和TMDC器件的首选衬底，可显著提高载流子迁移率并降低电子噪声。h-BN的绝缘性还使其适用于隧穿器件和栅极介电层，其中超薄无针孔层可实现强静电控制。在传感应用中，h-BN不直接作为换能器，而是通过稳定BP和TMDCs等敏感材料间接发挥作用，延长其在环境条件下的工作寿命。除作为被动介电层外，h-BN在范德华异质结构中的集成也备受关注：将h-BN与石墨烯、TMDCs或MXenes堆叠，可实现能带排列工程和界面质量改善，这对可重复的传感性能至关重要。此外，h-BN中存在的室温单光子发射缺陷中心，为新兴量子传感技术开辟了途径。其绝缘行为、化学稳定性和缺陷相关光学功能的结合，使h-BN成为下一代异质结构传感器不可或缺的构建单元。
- 3.
传感应用
新兴二维材料的传感应用覆盖广泛领域，得益于其优异的电学、光学和化学性质。MXenes、TMDCs、黑磷和h-BN等材料推动了高灵敏度、小型化传感器的发展，用于检测气体、生物分子和光信号。这些传感器正被集成到可穿戴健康监测仪、环境污染检测器、食品安全分析仪甚至智能基础设施系统中。其与柔性衬底和低功耗电子器件的兼容性，使其成为实时现场诊断和物联网(IoT)平台的理想选择。随着性能与稳定性研究的深入，二维材料基传感器有望彻底改变个人和工业领域的环境监测与交互方式。二维材料与人工智能(AI)、机器学习(ML)、边缘计算和物联网硬件的融合，正加速实验室原型向实际可部署技术的转化。由MXenes、TMDCs和BP构成的传感器阵列因高比表面积、可调电学特性和与柔性衬底的兼容性，特别适合此类集成。结合ML模式识别算法（包括监督式如支持向量机、随机森林和深度学习方法），这些传感器阵列可提取时间响应、交叉敏感模式和噪声特征等多维信息，从而显著提升分析物区分能力，实现单一传感器平台难以完成的气体、生物标志物或挥发性有机化合物的同时检测。这种多通道传感在实时空气质量评估、疾病诊断和个性化健康监测中具有直接应用，尤其当以可穿戴或便携式形态实现时。AI和ML框架不仅提高选择性，还能随时间自适应校准，校正传感器漂移和环境变化，确保在非受控环境下的长期稳定性，这是医疗和环境监测的关键需求。通过将ML算法直接嵌入硬件加速器或边缘设备，系统可在本地处理原始传感器输出，减少对云计算的依赖。二维材料传感器平台与边缘分类器的无线集成进一步降低了数据带宽和延迟：边缘处理器提取关键特征并向用户界面或中央服务器发送压缩结果，而非传输大量连续数据流。这种架构大幅降低功耗，使资源受限环境（包括农村医疗机构、工业现场或可穿戴消费设备）中的连续监测成为可能。此外，低功耗无线连接支持与现有物联网框架的互操作性，便于集成到分布式监测的大型传感器网络中。先进传感材料与AI、ML和物联网基础设施的融合，不仅提升了性能指标，更重新定义了传感器数据的采集、处理和响应方式。通过利用这些协同效应，下一代系统正向自主、智能和情境感知操作迈进，架起了尖端材料科学与现实世界应用之间的桥梁。
3.1 MXenes、TMDCs、BP和h-BN的灵敏度与选择性
灵敏度和选择性是决定传感器在低浓度下检测特定分析物有效性的两个核心参数。MXenes凭借金属导电性和丰富的表面官能团(-OH、-O、-F)，在气体和生物传感中表现出卓越灵敏度。其层状结构允许快速电荷转移和高表面反应性，能够以最小信号噪声检测痕量气体和生物分子。TMDCs如MoS2和WS2具有可调带隙和半导体特性，对表面电荷或化学环境的变化高度敏感。通过缺陷工程或掺杂可增加分析物相互作用的活性位点，从而提升其灵敏度。黑磷因高载流子迁移率和各向异性电荷传输，在分子吸附时产生强信号放大，适用于检测生物传感和光电探测中的低丰度目标。h-BN虽因绝缘性不直接参与传感，但通过作为化学惰性衬底或封装层减少干扰，间接提升选择性并保护有源传感材料的完整性。选择性则很大程度上取决于材料区分相似分析物的能力，功能化在此发挥关键作用，尤其是MXenes和TMDCs可通过特定受体或化学基团修饰以靶向特定分子。在原子层面，选择性由分析物与活性位点之间的电荷转移相互作用差异和结合能变化决定，可通过表面功能化、缺陷工程和异质结构设计进行调控。黑磷也受益于其褶皱结构和反应性孤对电子的选择性结合，但其环境不稳定性会影响长期性能。
3.2 目标气体（如NO2、NH3、VOCs）
二氧化氮(NO2)、氨(NH3)和挥发性有机化合物(VOCs)等危险且与环境相关的气体检测，是二维材料基传感器的关键应用领域。这些气体常见于工业排放、农业环境和城市空气污染中，其精准监测对公共健康与安全至关重要。MXenes和TMDCs对NO2表现出优异灵敏度，这归因于其高表面反应活性和气体吸附时的电荷转移能力。NO2作为吸电子气体，会在半导体TMDCs如MoS2中诱导可测量的电导率变化，使其适合低浓度检测。MXenes凭借金属导电性和可调表面端基，即使在潮湿条件下也能实现NO2的快速响应和恢复。氨和VOCs因给电子性质和化学多样性带来不同的传感挑战。黑磷已证明与NH3分子的强相互作用，导致其电学性质显著变化，但需保护性封装以解决环境不稳定性。TMDCs和MXenes也可通过功能化提高对乙醇、丙酮和甲醛等特定VOCs的选择性。异质结构和杂化复合材料的引入——如将TMDCs与金属纳米颗粒或MXenes与聚合物结合——通过引入催化位点并改善吸附动力学，进一步提升了选择性和灵敏度。随着传感技术的发展，利用二维材料检测和区分多种目标气体的能力，对开发智能实时空气质量监测系统和可穿戴环境传感器至关重要。
3.3 环境稳定性与恢复行为
环境稳定性是决定二维材料基传感器长期可靠性和实际可用性的关键因素。许多新兴二维材料，特别是黑磷和MXenes，对氧气、湿气和温度波动等环境条件高度敏感。例如，黑磷暴露于空气中会发生快速氧化和降解，导致电学性能和传感精度下降。同样，MXenes也会遭受表面氧化和结构变化，损害其导电性和传感能力。为解决这些挑战，研究人员开发了h-BN封装、聚合物涂层和原子层沉积等封装策略，在不妨碍传感器功能的前提下保护敏感表面。这些保护层不仅增强了环境耐受性，还能在较长时间内保持材料的本征特性。恢复行为（即传感器暴露于分析物后返回基线状态的能力）对可重复实时传感同样重要。在基于TMDCs和MXenes的化学电阻传感器中，恢复常受分析物与材料表面相互作用强度的影响。强吸附可能导致脱附缓慢，造成恢复时间延长和传感器响应性降低。热退火、紫外光照和电脉冲等技术已被用于加速恢复并提高传感器可重用性。此外，表面功能化可平衡灵敏度与可逆结合，实现更快更稳定的恢复周期。同时实现环境稳定性和高效恢复行为，对将二维材料基传感器从实验室原型转化为稳健的实际可部署器件至关重要。有针对性的工程方法已能显著延长二维材料基传感器的工作寿命：其中共形封装策略（如h-BN层压）尤为有效，原子级平整的h-BN层作为不透水屏障抑制氧化路径，同时保持相邻导电沟道的高载流子迁移率。原子层沉积(ALD)超薄氧化物覆盖层也被广泛研究，可提供无针孔涂层，在亚纳米尺度精确控制厚度的同时减轻表面降解。疏水性聚合物涂层则有助于限制水分子在反应性二维表面的吸附，在环境湿度暴露期间保持基线电流水平。除单层保护涂层外，将二维材料与氧化物、聚合物或柔性衬底集成的杂化复合结构，提供了额外的机械鲁棒性和环境耐受性。这些方法不仅提高了抗氧化和抗湿气吸收能力，还增强了在循环湿度和热应力条件下的恢复重复性。此类稳定性对可穿戴和便携式传感器尤为重要，因为器件必须承受反复弯曲、汗液或皮肤油脂暴露以及温度波动。标准化测试评估的重要性也日益凸显，加速老化方案（包括持续暴露于高湿度、紫外线辐射和温度循环）正被越来越多地采用，以在压缩时间范围内量化传感器耐久性。这些方案不仅能有意义地预测器件寿命，还能促进不同实验室和研究组间的公平比较。统一测试条件下的基准测试对从概念验证走向监管审批和商业化至关重要，因为可重复性和可靠性与原始灵敏度同等重要。材料层面的创新必须与系统的稳定性评估相辅相成。通过结合共形封装、ALD涂层、聚合物阻挡层和杂化复合材料与标准化评估框架，研究人员正在为构建稳健、耐用的传感器奠定基础，以满足实际部署的需求。
3.4 生物分子检测（葡萄糖、DNA、蛋白质、病原体）
葡萄糖、DNA、蛋白质和病原体等生物分子的检测是现代诊断、疾病监测和个性化医疗保健的核心。石墨烯之外的二维材料——特别是MXenes、TMDCs和黑磷——因其高比表面积、可调电子特性和可功能化性，为生物传感带来独特优势。在葡萄糖传感中，MXenes在电化学平台上表现出卓越性能，其金属导电性和表面端基促进了快速电子转移和与葡萄糖氧化酶的高效相互作用。TMDCs凭借半导体特性和带隙可调性，非常适用于基于场效应晶体管(FET)的生物传感器，通过沟道电导率变化检测DNA杂交或蛋白质结合。黑磷的高载流子迁移率和对表面电荷变化的敏感性，使其能够无标记、高精度地检测核酸和蛋白质。二维材料在病原体检测中的应用正日益受到重视，尤其是在即时检测和可穿戴设备中。功能化的MXenes和TMDCs可选择性与病毒或细菌抗原结合，产生可测量的电学或光学信号。这些平台正被探索用于流感、SARS-CoV-2和大肠杆菌等传染性病原体的快速检测，有望在资源匮乏环境中提供实时结果。与微流控系统和智能手机读取端的集成进一步增强了其便携性和可及性。高灵敏度、小型化潜力以及与多种生物识别元件的兼容性相结合，使新兴二维材料成为下一代生物传感技术的有力工具。
3.5 生物识别的功能化策略
功能化是将二维材料转化为高选择性和高灵敏度生物传感器的关键步骤。通过用抗体、适配体、酶或核酸等特定生物识别元件修饰MXenes、TMDCs和黑磷等材料表面，研究人员可定制传感器对目标分析物的精准响应。共价结合、静电相互作用和π-π堆积是常用的将生物分子锚定到二维表面的方法，且不损害其电子特性。例如，MXenes具有丰富的表面端基(-OH、-O、-F)，可促进与生物分子的强结合；TMDCs则可通过硫醇或硅烷化学进行功能化，以提高生物相容性和信号转导效率。除化学附着外，逐层组装、滴涂和喷墨印刷等物理策略也用于将生物识别元件集成到传感器平台上。这些方法支持可扩展制造和多路检测，尤其在可穿戴和即时检测设备中。重要的是，功能化不仅增强选择性，还提高了复杂生物环境中的稳定性和可重复性。纳米复合材料工程的最新进展——如将二维材料与纳米颗粒或聚合物结合——进一步拓展了功能空间，产生协同效应以提升灵敏度并降低噪声。随着生物传感应用的持续发展，开发稳健、通用且针对特定应用的功能化策略，将是释放二维材料在现实世界诊断中全部潜力的关键。
3.6 信号转导机制
信号转导是传感器将物理或化学相互作用转换为可测量的电学或光学输出的核心过程。在二维材料基传感器中，该机制深受材料电子结构、表面化学和维度特性的影响。化学电阻式转导是最广泛使用的方法之一，分析物分子吸附到MXenes或TMDCs等材料表面时，会引起电导率变化。这种变化源于电荷转移相互作用或对载流子浓度或迁移率的调制。在电化学传感器中，MXenes和黑磷等材料促进分析物与电极之间的电子转移，产生与分析物浓度相关的电流或电位偏移。光学信号转导机制在光电探测和生物传感中也日益受到重视。TMDCs和BP表现出强光-物质相互作用，支持光导和光热传感，入射光可改变材料电导率或产生可测量的热量。此外，荧光猝灭、表面等离子体共振和拉曼散射也被用于结合纳米颗粒或染料的二维材料杂化系统中。这些光学方法具有高灵敏度和多路检测能力，在生物医学诊断中尤为有用。转导机制的选择取决于目标分析物、所需灵敏度和工作环境，持续的研究正优化这些途径，以提升性能并实现与真实世界传感器平台的集成。
3.7 光电探测与光学传感
光电探测与光学传感是现代传感器技术的重要组成部分，应用于成像、环境监测、生物医学诊断和光通信等领域。在新兴二维材料中，过渡金属二硫化物(TMDCs)如MoS2和WS2因单层形式的直接带隙和强光-物质相互作用而备受关注。这些特性使TMDCs能高效吸收和转换光为电信号，成为可见光和近红外光谱区光电探测器的理想选择。其光导和光伏机制提供了高响应度和快响应时间，尽管多层结构中的陷阱态和层间复合可能影响性能。黑磷(BP)凭借厚度依赖的直接带隙（0.3至2.0 eV），可实现从红外到可见光范围的宽带检测，其高载流子迁移率和各向异性光学特性使其适用于偏振敏感光电探测和低光成像。但BP的环境不稳定性仍是挑战，通常需要h-BN等封装材料以保持性能。h-BN本身虽为电绝缘体，但作为介电间隔层和保护层在光学传感中发挥关键作用，其承载单光子发射器的能力也为量子传感开辟了途径。MXenes虽通常为金属性，但凭借其等离子体行为和表面可调性贡献于光学传感。当与半导体二维材料集成时，MXenes可增强光吸收和光热转换，实现具有更高灵敏度的杂化器件。结合TMDCs、BP、MXenes和h-BN的异质结构开发，可实现定制化能带排列和多功能传感能力。未来研究可能聚焦于柔性透明光电探测器、多光谱传感器阵列和AI辅助光学传感平台，以实时解析复杂光学信号，推动更智能、适应性更强的传感器技术发展。
- 4.
二维材料中的传感机制
二维材料中的传感机制从根本上受其原子级厚度、高比表面积和可调电子特性支配。这些特性使其对外部刺激高度敏感，能够高效地将化学、生物或光学信号转导为可测量输出。研究最广泛的机制之一是化学电阻式传感，气体分子或生物分子吸附到二维材料表面会改变其电导率。这种变化通常源于分析物与材料之间的电荷转移相互作用，调制载流子浓度或迁移率。MXenes和TMDCs因导电性和表面活性位点，在这种模式下尤为有效，可实现NO2和NH3等气体的快速灵敏检测。原子模拟和密度泛函理论(DFT)计算表明，吸附诱导的电荷转移、偶极子形成和局域能带结构变化是MXenes和半导体TMDCs化学电阻响应的主要驱动因素；相互作用的性质和强度强烈依赖于表面端基、缺陷化学和分子取向，为选择性传感器工程提供了可操作的指导原则。耦合电化学模型解释了MXene电极如何在酶学生物传感器中放大法拉第信号，将表面功能化策略与检测限和线性动态范围联系起来。另一种重要机制是电化学传感，涉及分析物与传感器表面之间的氧化还原反应，产生可测量的电流或电位偏移。MXenes凭借金属导电性和亲水表面，非常适合电化学生物传感器，特别是当功能化酶或抗体时。在此设置中，二维材料充当换能器，促进电子转移并放大生化相互作用产生的信号。TMDCs和黑磷也支持电化学传感，特别是在场效应晶体管(FET)配置中，目标分子的结合调制沟道电流。这些平台在检测葡萄糖、DNA和蛋白质等生物分子中非常有效，提供无标记和实时监测能力。光学传感机制也日益突出，特别是在光电探测和生物传感应用中。TMDCs和黑磷表现出强光-物质相互作用，支持光导和光热传感，入射光诱导电导率变化或产生可测量的热量。此外，二维材料可集成到荧光或表面增强拉曼散射(SERS)平台中，根据其与分析物的相互作用猝灭或放大光学信号。六方氮化硼(h-BN)虽为电绝缘体，但在光学传感中作为介电层或衬底发挥支持作用，增强信号清晰度并提升器件稳定性。这些机制的多样性使二维材料可针对特定传感任务进行定制，成为多功能小型化传感器系统的理想候选者。
- 5.
未来前景与商业化路径
医疗保健、环境监测和工业自动化等行业对智能、小型化和
