2-D-bestilte organiske metalchalcogenider udviklet med vidt indstillelige elektroniske båndgab

To-dimensionelle (2-D) materialer, som viser fremragende fysiske og kemiske egenskaber, har modtaget hidtil uset opmærksomhed og er blevet et forsknings -hotspot inden for videnskabelige områder som fysik, kemi og materialer. Organisk modifikation på 2-D-materialer ved kovalent binding eller fysisk adsorbering af organiske molekyler kan i høj grad regulere og optimere egenskaberne af 2-D-materialer.
Imidlertid, de hidtil rapporterede metoder til organisk modifikation er eksfoliering først og derefter en organisk modifikationsstrategi (E-M), som normalt har nogle ulemper, såsom mindre modifikationsforhold, usikker type, antallet og placeringen af ​​de funktionelle grupper, en tendens til fejl og så videre. Derfor, udviklingen af ​​funktionalisering af 2-D materialer er stærkt begrænset.

I en undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , en forskergruppe ledet af Prof. ) materialer med indstillelige båndgab (0,83 eV) og elektrisk ledningsevne (9 størrelsesordener).

Forskerne forberedte bekvemt forældrekrystallerne med lagdelte strukturer, der stammer fra OMC'er ved våd kemi gennem koordineringen mellem metalionen og thiolliganden indeholdende forskellige ukoordinerede para-substituerede grupper. De opnåede OMC'er ved at eksfoliere deres forældrekrystaller i mono- eller fålags nanosheets.

Forskelligt fra 2-D-materialer modificeret ved en E-M-strategi, OMC'er udarbejdet af ME-strategien er en række homogene uorganiske 2-D-materialer med periodisk kovalente bindende organiske funktionelle grupper. Denne strukturfunktion giver store justeringer i OMC'ernes egenskaber ved at ændre metalcentre og organiske grupper.

OMC'er har unikke 2-D-grafenlignende uorganiske {Cu ^jeg S} ∞, {Ag ^jeg S} ∞ og {Au ^jeg S} ∞ lag med sandwichmodificeret funktionsgruppe (–NH ₂ , –OH, –OCH ₃ , –F, eller –COOH), der strækker sig ud fra det uorganiske lag. Derfor, begge overflader af metalchalcogenid-monolag er ordnet og fuldstændigt dækket af de foruddesignede funktionelle grupper.

Sammenlignet med de rapporterede 2-D-materialer ved en E-M-strategi, OMC materialer har fordelene ved enkel forberedelse, stærk systemudvidelse, funktionel gruppe designbar, og så videre. OMC'er har høj termisk stabilitet op til 300 ° C, og de fleste OMC'er viste også god kemisk stabilitet i pH fra 3 til 11 for> 12 timer.

Ud over, OMC'ernes båndgab kan være høj fleksibilitet moduleret ved at ændre metalionernes elektronegativitet eller elektrondonerende evne til organiske funktionelle grupper. OMC'ernes båndgab justeres totalt med 0,83 eV, som er den hidtil rapporterede værdi opnået ved alle kemiske metoder.

Forskerne beregnede den tykkelsesafhængige båndstruktur af OMC'er efter densitetsfunktionel teori, der viser, at OMC'er har næsten uændrede båndgab, når lagnummeret reduceres fra bulk til enkeltlag.

Udover, de fandt ud af, at ledningsevnen for OMC'er kan moduleres ved at ændre metalionernes elektronegativitet eller elektron-donerende evne til organiske funktionelle grupper. OMC'ernes ledningsevne kan indstilles over 9 størrelsesordener.

Denne undersøgelse tilbyder "organisk modifikation først og derefter eksfolieringsstrategi (M-E)" som en effektiv tilgang til at udforske nye 2-D-materialer baseret på koordineringsstrategier for selvsamling.