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挑戰(zhàn)世界性科學難題?實現(xiàn)原子級精確控制

（轉(zhuǎn)自武大新聞網(wǎng)）（通訊員何劍超）J.?Am.?Chem.?Soc.（《美國化學會志》）、Angew.?Chem.?Int.?Ed.（《德國應(yīng)用化學》）、Adv.?Mater.（《先進材料》）、Cell（《細胞》）姊妹刊Chem（《化學》）等化學、材料領(lǐng)域頂尖期刊，最近連續(xù)報道化學與分子科學學院付磊教授課題組在原子級精確構(gòu)筑二維晶體領(lǐng)域取得的進展。

二維晶體是指以共價鍵結(jié)合形成的單個或少數(shù)原子層厚度的新型材料。獨特的結(jié)構(gòu)特征賦予其優(yōu)異的物理化學性質(zhì)及豐富的科學內(nèi)涵，這使得其在眾多領(lǐng)域（如電子器件、光電器件等）具有重要的應(yīng)用前景。二維晶體的性質(zhì)對結(jié)構(gòu)變化非常敏感，原子級的層數(shù)變化、缺陷、摻雜都會導致其性質(zhì)發(fā)生顯著改變，如何精確構(gòu)筑二維晶體結(jié)構(gòu)是一個非常重要且極具挑戰(zhàn)性的科學問題。

付磊團隊聚焦于這一挑戰(zhàn)取得了一系列創(chuàng)新性成果。他們提出了液態(tài)金屬化學氣相沉積方法，實現(xiàn)了對二維晶體的原子級精確控制。2017年，團隊以武漢大學為第一署名單位獨立通訊發(fā)表了8篇化學、材料領(lǐng)域頂尖論文，包括Chem.?Rev.（《化學評論》）、J.?Am.?Chem.?Soc.（《美國化學會志》）、Angew.?Chem.?Int.?Ed.（《德國應(yīng)用化學》）、Adv.?Mater.（《先進材料》）、Chem（《化學》）、Adv.?Energy?Mater.（《先進能源材料》）和Nano?Energy（《納米·能源》）等。

他們成功地將鑭系離子嵌入到二維晶體中，并發(fā)現(xiàn)其熒光峰位發(fā)生了顯著的紅移，這種方法為鑭系元素的光學性質(zhì)研究提供了全新的視角（Angew.?Chem.?Int.?Ed.?2017,56,?10.1002/anie.201711071）。他們首次發(fā)現(xiàn)了二維ReS₂穩(wěn)定、可逆的熱致彎折現(xiàn)象，這一特殊現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)填補了無機熱響應(yīng)領(lǐng)域的空白，為熱響應(yīng)材料的研究開拓了新的思路，并有望應(yīng)用于智能器件領(lǐng)域，如微流體、智能窗等（Adv.?Mater.2017,?29,?1704585）。

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他們還首次揭示了金屬納米氧化物顆粒在液態(tài)金屬中的自組裝行為，并借此精確控制二維晶體成核位點，獲得了超大尺寸的石墨烯單晶陣列（Chem,?2017,in?press）。他們還將單元晶體陣列拓展至了異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列，利用硼吖嗪分子在石墨烯表面的自對稱吸附，邊刻蝕邊生長，首次實現(xiàn)了氮化硼–石墨烯二維核殼異質(zhì)結(jié)的可控制備，這將開辟一個在二維尺度上進行核殼結(jié)構(gòu)自組裝的新世界，促進二維晶體在下一代集成器件中的工業(yè)化應(yīng)用（J.?Am.?Chem.?Soc.2017,?139,?13997）。

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基于在原子級精確構(gòu)筑二維晶體領(lǐng)域取得的系列進展，付磊團隊受邀在分別在Chem.?Rev.（《化學評論》，影響因子47.928）和Chem（《化學》）上發(fā)表了題為“探索面向下一代電路的二維材料：從單體設(shè)計到組裝調(diào)控”（Chem.?Rev.2018,?118,?in?press）和“化學氣相沉積法可控制備二維材料異質(zhì)結(jié)”（Chem2018,?4,?in?press）的綜述。

>>>付磊課題組網(wǎng)址：http://leifu.whu.edu.cn/

（編輯：陳麗霞）

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