近日，苏州大学廖良生教授、郑敏教授和王雪东教授等人首次采用了液相生长和气相生长过程的两步策略合成了二维有机横向异质结构（2D-OLHs）。2D-OLHs表现出精确的结构和光学调制，边缘/中心区域显示特定的光发射。光传输测量表明，横向异质结构可以实现空间激子转换，可用于光子学应用。研究还认为，这种合成策略可以推广到其他有机稠环芳烃分子材料家族。文章链接DOI：10.1038/s41557-023-01364-1。
与无机成分相比，二维有机异质结构横向外延生长的研究现状相对有限。虽然基于过渡金属二掺杂物（TMDs）和卤化物过氧化物等无机材料的横向异质结构的设计和合成取得了重大进展，但二维有机横向异质结构的发展仍处于早期阶段。横向异质结构的大部分研究和合理设计都集中在无机成分上，而无机成分在光电器件中的应用已显示出巨大的潜力。例如，基于 TMDs 和卤化物包晶的横向异质结构已得到探索，由这些材料构建的器件已显示出卓越的性能。然而，二维有机异质结构的横向外延生长仍然是一个相当大的挑战。与无机材料相比，有机分子通常具有更高的复杂性和可变性，因此很难控制二维晶体的成核位置、取向和晶格错配。此外，有机分子可能具有不同的生长动力学，需要对其化学成分和光电特性进行精确的空间调控，以创建二维有机横向异质结构。
在这里，作者报道了两种方法（液相生长和气相生长）的结合，从苝和苝甲醛衍生物合成2D OLH，其横向尺寸约为20 μm，可调厚度范围为20至400 nm。二维晶体的螺旋位错生长行为显示了晶格内原子的螺旋排列，这避免了OLH的体积膨胀和收缩，从而最大限度地减少横向连接缺陷。通过气相生长方法选择性控制 2D 晶体的成核和顺序生长导致 2D OLH 的结构反转。由此产生的 OLH 显示出良好的光传输能力和可调谐的空间激子转换，可用于光子应用。这种合成策略可以扩展到其他有机多环芳烃家族，正如其他芘和苝衍生物所证明的那样。
苏州大学廖良生教授、郑敏教授和王雪东教授等人成功演示了使用液相生长方法和气相生长方法的2D OLH的两步合成。调整生长方法是控制成核顺序的实用方法，从而实现横向异质结构化学成分的空间调制。液相生长方法可以以相对较低的成本大规模制备Pe−PeO横向异质结构。以Pe−PeO为前驱体，采用气相生长法成功制备了高晶体质量的PeO−Pe横向异质结构。更重要的是，通过合成Py−DbPy、MePy−Pe和BGP−PeO异质结构，成功证实了2D OLH横向外延策略的通用性。
总体而言，这项工作提供了一条从有机二维晶体合成横向异质结构的途径。具有调谐光学或电学特性的有机二维晶体的可控和顺序集成是扩大横向异质结构材料范围的重要一步，并为创建下一代光电器件打开了一扇窗。
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