德累斯顿工业大学先进电子技术中心（cfaed）的科学家首次通过“自下而上”的方法成功地合成了平面单分子准2D聚合物，即分子层的定向逐步构建。为此，他们开发了新的合成反应路线。
该研究结果是德累斯顿工业大学和乌尔姆大学几位教授的联合研究成果，并于本周在《自然化学》和《自然通讯》杂志中发表。
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2D聚合物
2D聚合物仅由几个单独的原子层组成，并且由于其非常特殊的性能而成为了用于新一代电子元件和系统的材料。
自从赫尔曼·施陶丁格（HermannStaudinger）于年发现线性聚合物以来，合成科学家一直梦想将聚合反应扩展到第二维。二维（2D）聚合物是一种板状单分子大分子，由横向连接的重复单元组成，这些重复单元的端基沿所有边缘排列。鉴于构建基块（单体）的巨大化学和结构多样性，二维聚合物在合理的材料设计中很有前途，该材料专为下一代应用量身定制，例如膜分离工艺，电子，光学设备，能量存储和转换等。但是，在上个世纪的合成化学中，具有确定结构的2D聚合物的自下而上的合成仍然是艰巨的任务。
（图片来源于德累斯顿工业大学）
德累斯顿工业大学成功实现这一目标从年以来，来自德累斯顿工业大学和乌尔姆大学的一组科学家经过共同努力终于实现了这个令人瞩目又极具挑战性的目标。围绕冯新亮（德国德累斯顿大学）博士的研究团队又开发了一条新颖的合成路线：使用表面活性剂单层作为软模板，可控制单体的超分子结构，随后在空气-水界面进行2D聚合。今天将该合成方法称为表面活性剂单层辅助界面合成（SMAIS）（=表面活性剂单层辅助界面合成）。
借助TaoZhang博士的SMAIS方法综合，标准晶体2D聚苯胺层，侧向延伸?50cm2，厚度可调（2.6-30nm）。优越的电荷传输性能以及耐氨和挥发性有机化合物，使准2D聚苯胺薄膜具有有机薄膜电子特性的电活性材料。
为了进一步探索SMAIS的潜力，JunkeLiu先生、TaoZhang博士、ZhikunZheng博士以及RenhaoDong博士首先是通过可控制的合成方法生产具有几个原子层的高度结晶的二维聚酰亚胺和聚酰胺。2D聚合物只有几纳米厚，可以轻松转移到任何基材上，为将2D聚合物集成到新一代设备和系统中提供了一个机会。
除了合成领域的重要进展外，透射电子显微镜（TEM）是UteKaiser博士（乌尔姆大学）小组联合研究项目的另一个必不可少的支柱。随着像差校正的发展，高分辨率TEM成像技术已成为一种强大的技术，可用于原子级的结构表征。但是，含氢有机材料极易受到电子束结构衰减的影响，这使2D聚合物的HRTEM成像成为一项非常艰巨的任务。凭借球面畸变校正的HRTEM，HaoyuanQi博士成功地破译了合成二维聚合物的微观形态、分子结构、颗粒边界和边缘结构,这一壮举在专业文献中很少被提及。
在高强度同步辐射下，X射线衍射（GIXRD）进一步揭示了分子结构和总结晶度，这些研究是由德累斯顿工业大学著名的有机成分教授StefanMannsfeld进行的。致密功能结合计算由德累斯顿工业大学的ThomasHeine教授领导的小组进行，为合成二维聚合物的原子结构提供了重要见解。这些有成效的合作研究的结果已联合发表在科学期刊《自然化学》（DOI：10./s---5）和《自然通讯》（DOI：10./s---3）中。
文章来源于德累斯顿工业大学
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