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二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压下。它还有抗磁性，可用作线性光电导体和显示P型或N型导电性能的半导体，具有整流和换能的作用。二硫化钼还可用作复杂烃类脱氢的催化剂。
尽管石墨烯有着许多令人眼花缭乱的优点，但它也有缺点，尤其是不能充当半导体——这是微电子的基石。化学家和材料学家正在努力越过石墨烯，寻找其他的材料。他们正在合成其他两种兼具柔韧性和透明度，而且拥有石墨烯无法企及的电子特性的二维片状材料，二硫化钼就是其中一种。
让电子制造者惊喜的是，所有TMDs均是半导体。它们和石墨烯的薄度近乎相同（在二硫化钼中，两层硫原子把一层钼原子像“三明治”那样夹在中间），但是它们却有其他优点。就二硫化钼而言，优点之一是电子在平面薄片中的运行速度，即电子迁移率。二硫化钼的电子迁移速率大约是100cm2/vs（即每平方厘米每伏秒通过100个电子），这远低于晶体硅的电子迁移速率1400 cm2/vs ，但是比非晶硅和其他超薄半导体的迁移速度更好，科学家正在研究这些材料，使其用于未来电子产品，如柔性显示屏和其他可以灵活伸展的电子产品。
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