上交大最新Nature：利用分子晶體剝離制備單一手性二維單層

nanoCJ 1年前 (2022-02-24) 2203瀏覽

【引言】

具有單層厚度和極端縱橫比的二維材料因其高表面積和獨特的物理化學性質而長期受到人們的關注。而液體剝離是一種直接的、可規模化獲取此類材料的方法，然而目前該方法僅限于通過強共價、配位或離子相互作用維持的薄片。而對于由重復單元通過較弱的非共價鍵連接在一起的分子晶體來說，雖然其剝離過程中會產生大量具有不同表面和結構特征的二維晶體材料，但這些微弱的相互作用力很有可能無法支持這種本質脆弱的形態。

【成果簡介】

近期，上海交通的大學的崔勇、布里斯托大學額Anthony P. Davis和阿卜杜拉國王科技大學的韓宇（通訊作者）等人合作發表了最新工作，展示了由離散的超分子配位復合物組成的晶體可以通過超聲波剝離，得到大約2.3納米厚度的獨立單層，其縱橫比可高達2500:1，并且完全由非極性分子間相互作用維持。通過原子力顯微鏡和高分辨率透射電子顯微鏡對這些納米片進行表征可進一步證實這一二維單層的結晶性。不僅如此，表征還發現二維單層具有復雜的手性表面，研究認為這一手性表面來源于單個超分子配位復合物組分及其與相鄰分子的相互作用。基于這一現象，該新型二維單層代表了一種獨特的材料類型。在這種材料中，分子組分在其環境中（如在溶液中）的暴露程度都是一樣的，但同時由于結晶性的存在，單層的性質則又是由分子之間的相互作用產生的。這種獨特的性質可在材料的分子識別能力上得到充分反映：與單個分子或塊體三維晶體相比，這種材料可通過強化的對映體識別能力結合碳水化合物。研究還認為，上述獨特的材料還有待進一步研究和發展，并期待此類分子納米片可推動形成新型功能二維材料。Jinqiao Dong和Lingmei Liu為共同第一作者，2022年2月23日，相關成果以題為“Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals”的文章發表在Nature上。