来源：Linköping University

一个由林雪平大学（Linköping University）、德意志博物馆和慕尼黑工业大学等成员组成的国际研究团队开发了一种制造具有单个分子厚度的二维聚合物的方法。通过光的作用在表面上形成聚合物。这一发现为新的超薄和功能材料铺平了道路，并已发表在《自然化学》上。

在发现石墨烯后，对新型二维材料的探索迅速加剧——石墨烯是一种具有高导电性和强度等优异特性的超级材料，使其用途非常广泛。两种主要方法用于制造超薄材料。首先，一层连续的分子或原子从材料的主体上“剥离”。石墨烯就是这种材料的一个例子。

相比之下，另一种方法涉及通过以各种方式在分子之间产生键来逐个分子地构建材料。问题是材料通常很小、很脆弱并且包含许多缺陷。这限制了潜在的应用领域。

由林雪平大学、慕尼黑工业大学和德意志博物馆等成员组成的国际研究团队现已开发出一种制造二维聚合物的新方法。这一发现使得开发具有高度明确和规则晶体结构的新型超薄功能材料成为可能。

分子自组织

材料的制造或聚合分两个步骤进行。研究人员使用了一种称为“fantrip”的分子——“氟化蒽三苯乙烯”的缩写。这种分子是两种不同碳氢化合物的合并——蒽和三苯。 fantrip 的特殊性质使分子在放置在覆盖有烷烃的石墨表面上时，会自发地排列成适合光聚合的图案。这个过程被称为“自组织”。

下一步是光聚合本身，此时需要借助光来固定图案。分子被紫色激光照射，激发最外层电子壳中的电子。这会导致分子之间形成牢固而持久的共价键。结果是一种多孔二维聚合物，半纳米厚，由数十万相同连接的分子组成，换句话说，一种具有近乎完美有序的材料，一直到原子水平。

“在分子之间建立共价键需要大量的能量。常见的提供能量的方式是升高温度，但这也会导致分子开始运动。所以它不适用于自组织分子，因为模式会模糊。使用光来创建共价键可以保留模式并根据我们的需要精确地修复它”，德意志博物馆和慕尼黑技术大学研究小组负责人 Markus Lackinger 说。

由于光聚合是在固体石墨表面上进行的，因此可以使用扫描隧道显微镜在分子尺度上跟踪该过程。这显示了持久网络中新形成的键。为了确认结构归属，研究组模拟了分子网络在反应不同阶段在显微镜下的外观。

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

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