中科院化学所在二维材料自组装方面取得研究进展
二维过渡金属二硫族化合物(TMDs)，由于量子限域效应，展示了许多与其块体材料不同的光、电、磁性质。具有本征带隙的二维TMDs，作为零带隙石墨烯材料的互补材料，为新型场效应晶体管与光电器件提供了新的可能。最近关注的焦点主要集中在它们本征的或者平面异质结结构的制备及其性质、应用的研究，主要在二维尺度上。除了二维尺寸和形式的变化，原子级薄的TMDs片自组装，是一个新兴的领域，目前探索很少。作为一种纸状的薄膜材料，通过折叠和卷曲的组装过程可以把二维材料相对简单的结构变成复杂的拓扑结构，如纳米卷（NS）。这种纳米卷在继承原有结构优异特性的同时，可能产生与众不同的新性质。但是，目前的研究现状受限于机械强度和化学稳定性，高质量TMDs纳米卷的制备存在巨大的挑战。
在国家自然科学基金委和中科院先导项目的大力支持下，中科院化学所有机固体院重点实验室的研究人员开发了一种简便的溶液诱导组装方法，可以几乎无损地获得本征TMDs纳米卷。气相沉积法（CVD）制备的二维TMDs与衬底材料具有不同的热膨胀系数，因此从高温（>700℃）生长完成到冷却至室温时在二维材料表面会产生较大的张力。研究者仅用一滴乙醇溶液，滴到CVD生长的二维材料表面，利用乙醇溶液的插入效应，在5秒钟内获得了高质量的TMD纳米卷（图1），收率接近100%。扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼测试表征展示了获得的TMDs纳米卷卷曲致密、无杂质、高结晶性的特点。基于其阿基米德螺旋结构，纳米卷的整个片层都能够参与载流子的输运，与单层TMDs片相比，TMDs纳米卷的场效应晶体管迁移率是卷曲前单层TMDs片迁移率的30倍。独特的自封装结构使TMDs纳米卷展示了更高的光、电稳定性。此外，基于其内部开放的拓扑结构，以纳米卷为载体，在其间隙可调的层间负载了有机半导体分子、聚合物、纳米粒子、二维材料以及生命活性物质，制备了在分子水平上复合的异质TMDs纳米卷，这将会赋予TMD-NS新的属性和功能（图2）。这些独特的性质为未来TMDs纳米卷应用于太阳能电池、光探测器、柔性逻辑电路、能源存储和生物传感等领域提供了材料基础。
图1 CVD生长的TMDs片自卷曲的示意图
图2 MoS2纳米卷的形貌 (a)、结构 (b)、光电性能表征 (c, d, h) 及复合TMDs纳米卷 (e, f, g)。（比例尺：a, c, d, 5 μm; b, 20 nm, 插图, 2 nm; f, 10 nm; g, 2 nm.）
该工作近期发表在Nature Commun. 2018, 9: 1301（DOI: 10.1038/s41467-018-03752-5）上。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-018-03752-5
来源：中科院化学所
免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：info@polymer.cn
中国石油大学（华东）胡松青教授团队：基于构象不对称的双嵌段共聚物共混体系协同自组装的可控多重几何结构纳米粒子研发
中科院长春应化所王立民研究员课题组：一种用于超结构自组装的复合粘合剂
北京大学沈志豪副教授/范星河教授系统评述：含刚性甲壳型液晶高分子链段的嵌段共聚物的自组装和性能
广东工业大学谭剑波副教授与张力教授团队：基于酶催化的氧化还原引发聚合诱导自组装（Enzyme-PISA）
斯坦福大学鲍哲南教授课题组：坚韧导电的高体积和高面积容量二维MOFs材料
关注高分子科学技术 👉
长按二维码关注
诚邀投稿
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。