雜化材料開啟石墨烯應用新天地！

材料牛注：目前，慕尼黑理工大學（TUM）的一個研究團隊已經成功地將石墨烯與卟啉交聯，這是人們首次將功能分子與石墨烯交聯，有望推動石墨烯應用的快速發展！

一直以來，科學家都將石墨烯視為一種神奇的材料，為了加速石墨烯在商業應用的發展步伐，與之相關研究如火如荼的進行著。日前，慕尼黑理工大學（TUM）的一個研究團隊成功地將石墨烯與卟啉交聯，構成新的雜化結構，可拓寬石墨烯的應用領域。

就如在光合作用中發揮核心作用的葉綠素一樣，卟啉由于其顯著的功能特性被眾人熟知。新的雜化結構，可用于分子電子技術領域、催化領域甚至是傳感器。

另外，幾乎沒有任何一種材料可以與石墨烯相媲美，它柔軟、透明、極薄，同時，它具有非常高的抗張強度和導電性，是各種應用領域的理想材料。然而，如果使用石墨烯來捕獲太陽能或充當氣體傳感器，則需要其具備其它特殊的性能。這些性能則可以通過融合功能分子與碳層實現。

早先的研究中，科學家們主要將研究重點放在用濕化學方法將分子附著在材料表面實現功能分子與碳層的結合。而此次，功能界面與分子工程教授Wilhelm Auw?rter和他的同事決定采取一種不同的方法枝連分子：在超高真空環境下，他們使用石墨烯表面銀的催化性能來鏈接卟啉分子。加熱時，卟啉分子周圍失去氫原子，同時在石墨烯的邊緣形成新鍵，且該方法可控。

Auw?rter教授說：“這個方法創建了一個干凈的、可控的環境。我們可以準確的看到，分子鍵是什么樣的以及發生了什么類型的鍵合反應。”

研究人員使用最新的現代原子力顯微鏡描繪單個分子的化學結構，即原子“骨架”。科學家們第一次成功地將功能性分子枝接到石墨烯共價鍵邊緣，并且形成了穩定的化學鍵。Auw?rter提出：“我們只想要修飾材料的邊緣，這樣才能保證石墨烯的優異性能不被破壞。”

卟啉在血紅蛋白中是負責輸送氧氣的，考慮到卟啉分子的特殊性能，研究人員選擇其作為石墨烯的枝接分子。分子的屬性主要取決于中心金屬，改變中心金屬，可使分子承擔各種不同的任務，比如與氧氣和二氧化碳等氣體分子的特異性結合。

在不久的將來，這種新的方法可應用到石墨烯與其他分子的枝連。研究人員還希望可以更好的控制反應，通過連接分子的碳納米結構，如石墨烯帶，實現有針對性的修飾。這些納米結構都會在電子應用方面發揮至關重要的作用。

原文鏈接：Hybrid material opens the door to new possibilities in graphene applications。

文獻鏈接： Fusing tetrapyrroles to graphene edges by surface-assisted covalent coupling。

本文由材料人編輯部楊洪期提供素材，王飛編譯，丁菲菲審核，點我加入材料人編輯部。