上交大最新Nature：利用分子晶体剥离制备单一手性二维单层

nanoCJ 2年前 (2022-02-24) 2490浏览

【引言】

具有单层厚度和极端纵横比的二维材料因其高表面积和独特的物理化学性质而长期受到人们的关注。而液体剥离是一种直接的、可规模化获取此类材料的方法，然而目前该方法仅限于通过强共价、配位或离子相互作用维持的薄片。而对于由重复单元通过较弱的非共价键连接在一起的分子晶体来说，虽然其剥离过程中会产生大量具有不同表面和结构特征的二维晶体材料，但这些微弱的相互作用力很有可能无法支持这种本质脆弱的形态。

【成果简介】

近期，上海交通的大学的崔勇、布里斯托大学额Anthony P. Davis和阿卜杜拉国王滚球体育大学的韩宇（通讯作者）等人合作发表了最新工作，展示了由离散的超分子配位复合物组成的晶体可以通过超声波剥离，得到大约2.3纳米厚度的独立单层，其纵横比可高达2500:1，并且完全由非极性分子间相互作用维持。通过原子力显微镜和高分辨率透射电子显微镜对这些纳米片进行表征可进一步证实这一二维单层的结晶性。不仅如此，表征还发现二维单层具有复杂的手性表面，研究认为这一手性表面来源于单个超分子配位复合物组分及其与相邻分子的相互作用。基于这一现象，该新型二维单层代表了一种独特的材料类型。在这种材料中，分子组分在其环境中（如在溶液中）的暴露程度都是一样的，但同时由于结晶性的存在，单层的性质则又是由分子之间的相互作用产生的。这种独特的性质可在材料的分子识别能力上得到充分反映：与单个分子或块体三维晶体相比，这种材料可通过强化的对映体识别能力结合碳水化合物。研究还认为，上述独特的材料还有待进一步研究和发展，并期待此类分子纳米片可推动形成新型功能二维材料。Jinqiao Dong和Lingmei Liu为共同第一作者，2022年2月23日，相关成果以题为“Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals”的文章发表在Nature上。