制造超薄二维聚合物的新方法

一个国际研究小组，由来自慕尼黑工业大学德意志博物馆(Deutsches Museum)和Linköping大学(Linköping University)发明了一种新方法，可以生产只有一个分子厚度的二维聚合物。

光的作用在表面形成聚合物。这一发现可能会导致新型超薄和功能材料的开发。欧洲杯足球竞彩

随着石墨烯的发现，人们对新型二维材料的探索迅欧洲杯足球竞彩速增加。石墨烯是一种超材料，由于其优异的性能，如强度和高导电性，用途非常广泛。

为了制造超薄材料，主要采用了两种方法。欧洲杯足球竞彩在第一种方法中，连续的原子或分子层从大块材料中“剥离”。石墨烯就是这种材料的一个例子。

在第二种方法中，材料是通过在分子之间以多种方式建立键，以分子逐分子的方式构建的。但在这种情况下，产生的材料是脆弱的，小，包含欧洲杯足球竞彩许多缺陷，这是一个问题。这就限制了有前景的应用领域。

自组织和光聚合制备新型二维材料

一个国际研究小组，包括来自慕尼黑工业大学、德国博物馆和Linköping大学的成员，现在已经设计出一种新的方法来生产二维聚合物。这一发现使得设计具有规则和高清晰度晶体结构的新型超薄功能材料成为可能。欧洲杯足球竞彩

这种材料的聚合或制造分两步进行。研究人员使用了一种叫做“fantrip- "的缩写氟化蒽triptycene”。这个分子结合了两种不同的碳氢化合物——三甲苯和蒽。

Fantrip具有特定的性质，当分子被放置在覆盖着烷烃的石墨表面时，它们会自发地组织成某种图案。这个过程被称为“自组织。”

接下来的步骤是光聚合，需要在光的帮助下固定图案。紫激光的照射激发了分子最外层电子层中的电子。这导致在分子之间形成牢固而持久的共价键。

结果是一种半纳米厚、多孔的二维聚合物，包含几十万个相同连接在一起的分子。它也可以被描述为一种几乎完美有序的材料，直接到原子级。

仿真验证了分配的结构

由于光聚合是在固体石墨表面进行的，因此可以使用扫描隧道显微镜在分子尺度上跟踪该过程。这显示了一个持久网络中新形成的化学键。

为了确认结构分配，由Jonas Björk领导的研究人员在显微镜下复制了反应不同阶段分子网络的外观。

Jonas Björk是Linköping大学物理、化学和生物学系材料设计部的助理教授。欧洲杯足球竞彩Björk利用国家超级计算机中心(Linköping)的高性能计算资源，验证了实验，并认识到使该技术有效的主要因素。

我们看到，模拟与现实非常吻合，甚至连最小的细节都吻合，我们也可以理解为什么我们的特定系统会给出如此有用的结果。研究的下一步将是看这种方法是否可以用于连接其他分子，以获得新的二维和功能材料欧洲杯足球竞彩．

Jonas Björk, Linköping大学物理、化学和生物学系欧洲杯足球竞彩材料设计部助理教授

“通过改进方法，我们还将能够控制和定制我们想要制造的超薄材料的类型欧洲杯足球竞彩,”比约克说。

用光固定自组织分子

在分子之间形成共价键需要大量的能量。提供能量最常见的方法是提高温度，但这也导致分子开始运动。所以它对自组织分子不起作用，因为图案会模糊。用光来创造共价键可以保留图案并精确地按我们想要的那样固定它．

Markus Lackinger，德国博物馆和慕尼黑技术大学研究组组长

聚合是在真空中进行的，这确保了材料不会被污染。然而，最终的2D聚合物膜在大气条件下也是稳定的，这对未来的应用是一个优势。根据Lackinger的说法，这种材料将会有几种可能的应用。

最明显的应用是将这种材料用作过滤器或薄膜，但我们目前在完全不同的环境中不知道的应用可能也会偶然出现。这就是基础研究如此令人兴奋的原因。

Markus Lackinger，德国博物馆和慕尼黑工业大学研究小组组长。

期刊引用:

白,L。等．（2021）.介尺度上二维聚合物的表面光聚合。化学性质。doi.org/10.1038/s41557 - 021 - 00709 - y．

来源:https://www.tum.de/