翟天佑课题组：成功制备出薄至单分子层（约0.64nm）的二维Sb2O3无机分子晶体

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材料学院材料成形与模具技术国家重点实验室新材料与器件研究中心团队在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了关于二维分子晶体的最新研究成果“Two-dimensional inorganic molecular crystals”（二维无机分子晶体）。该工作由材料学院翟天佑教授团队、斯坦福大学崔屹教授团队和深圳大学张秀文教授团队共同合作完成。材料学院2017级博士后韩伟为论文第一作者，深圳大学黄浦博士为论文共同第一作者，翟天佑教授和崔屹教授为论文的通讯作者。

二维分子晶体，是一类由分子通过范德华力结合的新兴超薄晶体材料。与二维原子晶体相比，二维分子晶体具有诸多独特的优势，例如可大面积自组装、可设计的分子结构、可调控的分子性质、多样性的分子种类、优异的透明性以及柔韧性等。由于其突出的物理、化学性质，二维分子晶体有望应用于下一代半导体工业、光电器件、柔性器件、传感、催化和智能科技等领域。然而，当前研究的二维分子晶体仅仅局限于有机分子，无机分子晶体还鲜有报道。大多数有机分子对空气和热不稳定，易影响器件性能和实际应用。无机分子具有稳定性好、成本低廉等诸多优势，是非常有潜力的半导体材料。但是，作为一类新型的二维材料，二维无机分子晶体（two-dimensional inorganic molecular crystals, 2DIMCs）的可控制备面临着许多挑战。例如，传统的机械剥离或者液相法制备的样品往往出现小尺寸、厚度大、多晶相等缺点，而气相法获得的薄膜常出现表面形貌不均匀、结晶质量不高等问题。因此，开发一种可以制备大面积、高质量的二维无机分子晶体的策略是目前相关领域面临的一个巨大挑战。

二维Sb2O3分子晶体的原位和非原位拉曼光谱研究。

在该研究中，翟天佑教授团队成功制备出薄至单分子层（约0.64nm）的二维Sb2O3无机分子晶体。团队成员通过实验结合计算发现，通过在气相合成中引入钝化剂，能防止材料的异相成核，且能抑制低能晶面的生长，使分子晶体沿高能晶面横向生长，从而获得单晶纳米片。此钝化剂辅助气相沉积（PAVD）的合成方法还能扩展到其他二维无机分子晶体的制备中。团队成员通过原位拉曼光谱发现，α相Sb2O3分子晶体可在升温条件下转变为β相Sb2O3链状晶体，而在降温时又可回到α相，是一个可逆相变过程。此相变过程还可通过原位透射电镜直接观察。通过对材料进行电子束辐照和加热，团队成员观察到了分子晶体从α相到β相的原子级结构变化过程，发现中间相和相边界的移动对新相的形成起到重要作用。该项工作首次将二维分子晶体的概念从有机分子引入到无机分子，极大地扩展了分子晶体研究领域，为未来二维分子晶体在电子、光电以及相变器件的应用打开了一个新的局面。

该研究得到国家杰出青年基金，博士后基金，湖北省创新群体，中央高校基本科研业务费等项目的资助。

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12569-9

分子晶体

分子间通过分子间作用力（分子间作用力又名范德华力，而氢键不是化学键，是一种特殊的分子间作用力，属于分子间作用力）构成的晶体。构成微粒：分子。（特例：稀有气体为单原子分子。） 微粒间作用：a.分子间作用力，部分晶体中存在氢键。分子间作用力的大小决定了晶体的物理性质。分子的相对分子质量越大，分子间作用力越大，晶体熔沸点越高，硬度越大。b.分子内存在化学键，在晶体状态改变时不被破坏。c.分子间内部微粒采用紧密堆积方式排列。

翟天佑，男，华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，材料成形与模具技术国家重点实验室首席教授，材料物理与化学系副主任，新材料与器件研究中心副主任，中组部“青年##计划”入选者（2012年），国家优秀青年科学基金获得者（2013年），汤森路透全球高被引科学家（2015年），华中科技大学 “十大科技新星”和“十佳青年教工”（2016年），曾获国家自然科学二等奖（第五完成人，2014年）和中国化学会青年化学奖（2014年）。担任中国材料研究学会青年委员会理事和纳米材料与器件分会理事，中国化学会青年化学工作委员会委员，“##计划”专家联谊会青年##专业委员会会员代表，国家重点研发计划-项目评审专家，Science Bulletin(材料领域)副主编，Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等60余种国际知名刊物审稿人。

       崔屹，1998年在中国科学技术大学获理学学士学位， 2002年在哈佛大学获得博士学位（导师Charles Lieber），2003年-2005年在加州大学伯克利分校从事博士后研究（导师Paul Alivisatos），现为斯坦福大学材料科学与工程系教授。现任Nano Letters副主编、美国湾区太阳能光伏联盟（Bay Area Photovoltaics Consortium）主任以及美国电池500联盟（Battery500 Consortium）主任。Yi Cui教授是当今世界知名的材料科学家，专长于能源纳米技术，在纳米材料研究取得了很多开创性的成就，在Science、Nature系列等高水平杂志上共发表近400篇研究论文，H-Index（H因子）155，总引用高达10万余次。授权国际专利40余件，并获得一系列奖项，包括2017年度布拉瓦尼克青年科学家奖，2015年MRS Kavli Distinguished Lectureship in Nanoscience, Resonate Award for Sustainability，2014年Nano Energy奖、2014年Blavatnik（布拉瓦尼克）国家奖入围奖、2013年IUPCA（国际理论化学与应用化学联合会）新材料及合成杰出奖、2011年哈佛大学威尔逊奖、2010年斯隆研究基金、2008年KAUST研究奖、2008年ONR年轻发明家奖、2007年MDV创新奖等，2004年入选“世界顶尖100名青年发明家”。Yi Cui教授还是一位创业家。9年前，他创办了第一家公司安普瑞斯（Amprius），生产硅负极高能锂电池；2015年，他和诺奖得主、美国前能源部部长朱棣文教授共同创办了4CAir公司，生产雾霾过滤产品。

张秀文，中组部“青年##计划”入选者、深圳大学特聘教授，博士毕业于中国科学院半导体研究所，导师是夏建白院士，曾任美国科罗拉多大学博尔德分校研究助理教授，合作导师是Alex Zunger教授。张博士在Nat. Phys.、Nat. Chem.、Nat. Commun.、Energy Environ. Sci.、Phys. Rev. Lett.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.等期刊上发表论文60余篇，作为在深圳大学的负责人参与科技部国家重点研发计划重点专项一项。