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馮新亮院士團(tuán)隊(duì)，一天兩篇頂刊！

來(lái)源：時(shí)間：2023-07-14 09:41:13 瀏覽：1907次

1、Nat. Mater.：有效共軛助2DCP-MPcs實(shí)現(xiàn)超高電荷遷移率

第一作者：Mingchao Wang;

通訊作者：馮新亮院士、董人豪研究員和Hai I. Wang

通訊單位：德累斯頓工業(yè)大學(xué); 德國(guó)馬克斯·普朗克高分子研究所

DOI: 10.1038/s41563-023-01581-6

研究背景

二維共軛聚合物（2DCP）是由多股具有擴(kuò)展面內(nèi)π-共軛的線性共軛聚合物組成的新型有機(jī)（光電）電子晶體半導(dǎo)體聚合物。它們以2D π-共軛共價(jià)有機(jī)骨架為代表，通常π-共軛性差，載流子遷移率低?；诖?，德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮院士和董人豪研究員、德國(guó)馬克斯·普朗克高分子研究所Hai I. Wang等人報(bào)道了兩個(gè)基于酞菁的BBL-階梯型晶體2DCP（記為2DCP-MPc，其中M=Cu或Ni），它們具有獨(dú)特的能帶傳輸和出色的載流子遷移率。為優(yōu)化2DCP的共軛度，作者通過(guò)密度泛函理論（DFT）計(jì)算研究了具有代表性的模型化合物的各種共軛鍵，發(fā)現(xiàn)BBL-階梯型結(jié)構(gòu)具有離域的π電子，具有窄的最高已占據(jù)分子軌道（HOMO）-最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）間隙。因此，作者在溶劑熱條件下通過(guò)對(duì)甲苯磺酸（PTSA）調(diào)控的八氨基酞菁金屬(II)和萘四羧酸二酐的縮聚反應(yīng)合成了2DCP-MPcs，其顯示出窄帶隙-1.3 eV。

文章要點(diǎn)

要點(diǎn)1：DFT計(jì)算表明，層狀疊層的2DCP-NiPc和2DCP-CuPc具有較強(qiáng)的色散價(jià)帶和導(dǎo)帶。

要點(diǎn)2：太赫茲（THz）光譜顯示了Drude-型電荷傳輸行為，室溫散射時(shí)間高達(dá)76 fs，離域電荷傳輸加上較小的m*產(chǎn)生了極高的電子-空穴和遷移率，高達(dá)~970 cm² V^?1 s^?1，超過(guò)了已有的線性共軛聚合物和2DCP-MPcs。

要點(diǎn)3：該工作強(qiáng)調(diào)了有效共軛在增強(qiáng)2DCP的電荷傳輸特性方面的關(guān)鍵作用，以及高遷移率2DCP在未來(lái)（光電）電子學(xué)中的巨大潛力。

圖文展示

圖1.酞菁基2DCPs的設(shè)計(jì)原理

圖2.酞菁基BBL-階梯型2DCP-MPcs

圖3.2DCP-MPcs的能帶圖

圖4.2DCP-MPcs的光吸收光譜和時(shí)間分辨太赫茲光譜

圖5.2DCP-MPcs的頻率分辨太赫茲光電性

2、Angew.：首次溶液合成多孔GNR

第一作者：Wenhui Niu；

通訊作者：馮新亮院士，Ji-Ma，麥亦勇教授；

通訊單位：德累斯頓工業(yè)大學(xué)，上海交通大學(xué)；

DOI: 10.1002/anie.202305737

研究背景

石墨烯納米結(jié)構(gòu)中的納米級(jí)孔在改變其幾何、電子和機(jī)械性能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其中，石墨烯納米帶（GNRs）因其獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、磁性和熱電傳輸性能，引起了廣泛的關(guān)注。研究表明在GNRs結(jié)構(gòu)中加入納米孔是調(diào)整其帶隙和電子結(jié)構(gòu)的一種有效方法，但由于缺乏有效的合成策略和適當(dāng)?shù)那膀?qū)體設(shè)計(jì)，具有周期性、明確的納米孔的膨脹多孔GNRs的自下而上溶液合成仍難以實(shí)現(xiàn)。基于此，德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮院士和Ji Ma、上海交通大學(xué)麥亦勇教授等人首次展示了溶液合成的全共軛多孔GNR（pGNR），所得到的pGNR具有直徑為0.6 nm（C-C)的周期性六邊形孔，相鄰孔距為1.7 nm。

文章要點(diǎn)

要點(diǎn)1：作者首次提出合成了含有明確納米孔的全共軛pGNR的解決方案。

要點(diǎn)2：DFT表明，對(duì)比無(wú)孔GNR，pGNR中的納米孔可以有效地調(diào)節(jié)其電子結(jié)構(gòu)和能級(jí)分布。

要點(diǎn)3：該研究為多孔GNRs溶液合成奠定了基礎(chǔ)，多孔GNRs具有良好的孔隙，可調(diào)的帶隙和液相可加工性，使其在濾波，傳感和熱電器件中具有潛在的集成能力。

圖文展示

圖1.多孔GNRs的合成示意圖

圖2.模型化合物1a和1b的合成示意圖

圖3.模型化合物1a和1b的結(jié)構(gòu)表征

圖4.pGNR的合成路線和DFT模擬

圖5.pGNR的光譜表征

圖6.DFT計(jì)算

通訊作者簡(jiǎn)介

德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮院士課題組網(wǎng)址：https://www.chm.tu-dresden.de/mc2/index_en.shtml.

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