來源：Linköping University

一個由林雪平大學（Linköping University）、德意志博物館和慕尼黑工業(yè)大學等成員組成的國際研究團隊開發(fā)了一種制造具有單個分子厚度的二維聚合物的方法。通過光的作用在表面上形成聚合物。這一發(fā)現(xiàn)為新的超薄和功能材料鋪平了道路，并已發(fā)表在《自然化學》上。

在發(fā)現(xiàn)石墨烯后，對新型二維材料的探索迅速加劇——石墨烯是一種具有高導電性和強度等優(yōu)異特性的超級材料，使其用途非常廣泛。兩種主要方法用于制造超薄材料。首先，一層連續(xù)的分子或原子從材料的主體上“剝離”。石墨烯就是這種材料的一個例子。

相比之下，另一種方法涉及通過以各種方式在分子之間產(chǎn)生鍵來逐個分子地構建材料。問題是材料通常很小、很脆弱并且包含許多缺陷。這限制了潛在的應用領域。

由林雪平大學、慕尼黑工業(yè)大學和德意志博物館等成員組成的國際研究團隊現(xiàn)已開發(fā)出一種制造二維聚合物的新方法。這一發(fā)現(xiàn)使得開發(fā)具有高度明確和規(guī)則晶體結構的新型超薄功能材料成為可能。

分子自組織

材料的制造或聚合分兩個步驟進行。研究人員使用了一種稱為“fantrip”的分子——“氟化蒽三苯乙烯”的縮寫。這種分子是兩種不同碳氫化合物的合并——蒽和三苯。 fantrip 的特殊性質使分子在放置在覆蓋有烷烴的石墨表面上時，會自發(fā)地排列成適合光聚合的圖案。這個過程被稱為“自組織”。

下一步是光聚合本身，此時需要借助光來固定圖案。分子被紫色激光照射，激發(fā)最外層電子殼中的電子。這會導致分子之間形成牢固而持久的共價鍵。結果是一種多孔二維聚合物，半納米厚，由數(shù)十萬相同連接的分子組成，換句話說，一種具有近乎完美有序的材料，一直到原子水平。

“在分子之間建立共價鍵需要大量的能量。常見的提供能量的方式是升高溫度，但這也會導致分子開始運動。所以它不適用于自組織分子，因為模式會模糊。使用光來創(chuàng)建共價鍵可以保留模式并根據(jù)我們的需要精確地修復它”，德意志博物館和慕尼黑技術大學研究小組負責人 Markus Lackinger 說。

由于光聚合是在固體石墨表面上進行的，因此可以使用掃描隧道顯微鏡在分子尺度上跟蹤該過程。這顯示了持久網(wǎng)絡中新形成的鍵。為了確認結構歸屬，研究組模擬了分子網(wǎng)絡在反應不同階段在顯微鏡下的外觀。

原文鏈接：https://liu.se/en/news-item/nytt-ljus-over-tillverkningen-av-ultratunna-polymerer

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