物理学家很快开发出该物质的许多应用特性，从制作可弯曲屏幕到能源储存。但不幸的是，石墨烯并不适用于数字电子学领域。而对于这一领域而言，理想材料是半导体。
不过，Geim和Novoselov在制作石墨烯方面获得的成功激励了其他研究人员。Kis等人开始探索可替代的二维材料。于是，他们瞄准了TMDC。到2010年，Kis团队利用TMDC二硫化钼制出了首个单层晶体管，并预测有一天这些设备能提供柔性电子。2010年的诸多研究显示，二硫化钼能有效吸收和发射光，使其有望用于太阳能电池和光电探测器。
法国图卢兹物理和化学纳米实验室物理学家Bernhard Urbaszek表示，单层TMDC能捕获超过10%的摄入光子，这对于3个原子厚度的材料而言是一个不可思议的数字。这也帮助他们解决了另一个问题：将光转化为电。当光子撞到这个三层晶体管上时，能推动电子穿越能隙，并允许其穿过一个外部电路。每个自由电子会在该晶体中留下一个真空区，这里是电子本来的位置—— 一个带正电荷的洞。加上电压后，这些洞和电子会向不同的方向循环，从而产生一个电流净流。
该过程还能被逆转，即将电转化为光。如果电子和真空洞被从一个外部环路注入TMDC，当它们相遇时就会再次组合然后释放光子。这种光电相互转化的能力使得TMDC有望被用于利用光传输信息、用作微小的低功率光源，甚至激光。
不过，二硫化钼的电子迁移速率仍然不够高，很难在拥挤的电子市场中具有竞争优势。其原因是这种材料的结构特征，电子在其内部移动时，碰到较大的金属原子后会在其结构内发生弹离，从而降低迁移速度。
今年，4个不同的研究小组均发现，TMDC二硒化钨能吸收和释放单个光子。Urbaszek提到，而量子密码和通讯领域正是需要这样的发射器，当你“按下按钮，就能得到一个光子”。现有的单光子发射器通常由块状半导体制成，而二维材料将更小且更容易与其他设备集成。
元素偏移
也有研究小组正在探索元素周期表的不同部分。张远波小组和美国普渡大学的Peide Ye研究组，在去年成功制备了基于新型二维晶体黑磷的场效应晶体管器件。这一新型二维半导体材料是继石墨烯、二硫化钼之后的又一重要进展，为二维晶体材料家族增添了一位新成员。
黑磷是磷的一种同素异形体，是由单层的磷原子堆叠而成的二维晶体。与石墨烯最大的不同是，黑磷有一个半导体能隙，而且比硅烯更稳定。黑磷的半导体能隙是个直接能隙，将增强其和光的直接耦合，让黑磷成为未来光电器件（例如光电传感器）的一个备选材料。
不过，与其他纯元素二维材料一样，黑磷能与氧气和水发生非常强的反应。“在24小时后，我们可以看到材料表面的气泡，然后整个设备在数日内就会失效。”得州大学奥斯汀分校二维黑磷单晶专家Joon-Seok Kim说。如果要使其持续数小时，就需要将它夹在其他材料层之间。这种天然的不稳定性，使制造设备十分困难。因此，法国艾克斯·马赛大学物理学家Guy Le Lay预计，目前有关黑磷的80%的论文仍停留在理论阶段。
而且，中国台湾新竹“国立清华大学”材料学教授Yi-Hsien Lee也表示，二维黑磷单晶之所以获得一些研究人员的青睐，是因为这种材料易于上手——像石墨烯那样，可以轻而易举地用透明胶带剥落黑鳞的薄片。“这是同一种方法。但这并不意味着，二维黑磷单晶前景大好。”
尽管如此，张远波和Ye在制造黑磷晶体管方面仍取得成功。而且，今年首个硅烯晶体管问世。两年前，科学家曾指出，现有技术无法制造硅烯晶体管。“因此，预测未来通常十分危险。”Le Lay开玩笑称。但Le Lay认为仍有困难难以克服。
正当一些物理学家在寻找新二维材料，并试图弄清其特性时，其他人则在将它们夹在一起。“与试图选出一种材料并说这是最好的不同，或许最好的方法是将它们以某种方式结合在一起，以便它们不同的特性能被适当应用。”Kis说。这可能意味着，堆积不同的二维材料，制成微小、密集三维环路。
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