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大學等成員組成的國際研究團隊開發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。這一發現為新的超薄和功能材料鋪平了道路，并已發表在《自然化學》上。

在發現石墨烯后，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、慕尼黑工業大學和德意志博物館等成員組成的國際研究團隊現已開發出一種制造二維聚合物的新方法。這一發現使得開發具有高度明確和規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。使用光來創建共價鍵可以保留模式并根據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。這顯示了持久網絡中新形成的鍵。為了確認結構歸屬，研究組模擬了分子網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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