单分子表面活性剂合成二维聚合物的新工艺

德累斯顿工业大学德累斯顿先进电子中心(cfaed)的科学家们首次成功地通过自下而上的过程合成了类似薄片的2D聚合物。为此,开发了一条新的合成反应路线。二维聚合物仅由几个单原子层组成,由于其非常特殊的性质,在新一代电子元件和系统中是一种很有前景的材料。

新型合成路线

自2014年以来,来自Technische Universität Dresden和Universität Ulm的一组科学家联合起来,追求这个有趣而又具有挑战性的目标。冯新良教授(德累斯顿大学)领导的研究团队创新开发了一种新型的以表面活性剂单分子层为软模板的新合成路线以指导单体的超分子组织和随后在空气-水界面的二维聚合。

有前途的薄膜有机电子电活性材料欧洲杯足球竞彩

这种合成方法现在被称为表面活性剂-单层辅助界面合成(SMAIS)。张涛博士利用SMAIS方法合成了横向尺寸~50 cm2、厚度可调(2.6 - 30 nm)的晶体准二维聚苯胺薄膜。

准二维聚苯胺薄膜具有优越的电荷输运性能和对氨和挥发性有机化合物的化学电阻率,是薄膜有机电子的有前途的电活性材料。欧洲杯足球竞彩

高结晶少层二维聚酰亚胺和聚酰胺

为了进一步探索SMAIS的潜力,刘克军博士、张涛博士、郑志坤博士和董仁浩博士首次实现了高结晶少层二维聚酰亚胺和聚酰胺的可控合成。二维聚合物的厚度只有几纳米,可以很容易地转移到任意的基底上,这为将二维聚合物集成到下一代设备和系统打开了令人兴奋的机会。

电子束下成功的结构解体

随着合成领域的关键进展,乌特·凯泽教授(乌尔姆大学)领导的透射电子显微镜研究组为联合研究提供了另一个不可或缺的支柱。随着像差校正技术的发展,高分辨率TEM成像已经成为一种强大的原子尺度结构表征技术。

然而,含氢有机材料在电子束作用下极易发生结构崩解,这使得二维聚合物欧洲杯足球竞彩的HRTEM成像具有很高的要求。通过球差校正HRTEM, Qi Haoyuan博士成功地揭示了合成的二维聚合物的微观形貌、分子结构、晶界和边缘结构,这是一项在文献中很少报道的成果。

分子结构和整体结晶度已通过同步加速器擦入射x射线散射进一步阐明(cfaed Chair for Organic Devices, Prof. Stefan Mannsfeld, TU Dresden)。Thomas Heine教授(TU Dresden)的团队提供了密度泛函紧密结合的计算,这为合成的二维聚合物的原子结构提供了重要的见解。这项研究成果是德累斯顿工业大学和乌尔姆大学几个小组的合作成果,并于本周发表在科学杂志《自然化学》和《自然通讯》上的两篇相关文章中。欧洲杯猜球平台

将聚合扩展到第二个维度

自从1920年Hermann Staudinger发现线性聚合物以来,将聚合扩展到第二次维度一直是合成科学家的梦想。二维聚合物是一种片状单分子大分子,由横向连接的重复单元和端基组成。

鉴于构建块(即单体)的巨大化学和结构多样性,二维聚合物在为下一代应用量身定制的理性材料设计中具有巨大的前景,例如:

  • 膜分离
  • 电子产品
  • 光学设备
  • 能量储存与转换


然而,尽管合成化学在上个世纪取得了巨大的发展,自底向上合成具有明确结构的二维聚合物仍然是一项艰巨的任务。

来源:https://tu-dresden.de/?set_language=en

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