Tvådimensionella (2D) material, som visar utmärkta fysikaliska och kemiska egenskaper, har fått oöverträffad uppmärksamhet och blivit en forskningshotspot inom vetenskapliga områden som fysik, kemi och material. Organisk modifiering på 2-D-material genom kovalent bindning eller fysiskt adsorberande organiska molekyler kan i hög grad reglera och optimera egenskaperna hos 2-D-material.
Dock, de organiska modifieringsmetoder som hittills rapporterats är exfoliering först och sedan en organisk modifiering (E-M) strategi, som vanligtvis har vissa nackdelar som mindre modifieringsförhållande, osäker typ, antal och position för de funktionella grupperna, en tendens till defekter och så vidare. Därför, utvecklingen av funktionalisering av 2D-material är mycket begränsad.

I en studie publicerad i Naturkommunikation , en forskargrupp ledd av prof. Xu Gang från Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) vid den kinesiska vetenskapsakademin utvecklade en ny strategi för organisk modifiering och sedan exfoliering (ME) för att framställa 2D organisk metallkalkogenid (OMC) ) material med avstämbara bandgap (0,83 eV) och elektriska konduktiviteter (9 storleksordningar).

Forskarna förberedde bekvämt moderkristallerna med skiktade strukturer som härledde OMC genom våtkemi genom koordinationen mellan metalljonen och tiolliganden som innehåller olika okoordinerade para-substituerade grupper. De erhöll OMC:er genom att exfoliera sina moderkristaller till mono- eller fålagers nanoark.

Till skillnad från 2D-material som modifierats av en E-M-strategi, OMC:er framställda av M-E-strategin är en serie homogena oorganiska 2-D-material med periodiskt kovalenta bindande organiska funktionella grupper. Denna strukturfunktion ger omfattande justeringar av egenskaperna hos OMC genom att ändra metallcentra och organiska grupper.

OMC:er har unika 2-D grafenliknande oorganiska {Cu ^jag S}∞, {Ag ^jag S}∞ och {Au ^jag S}∞ lager med sandwichmodifierad funktionell grupp (–NH ₂ , -ÅH, –OCH ₃ , –F, eller –COOH) som sträcker sig ut från det oorganiska skiktet. Därav, båda ytorna på metallkalkogenid-monoskikt är ordnade och helt täckta av de fördesignade funktionella grupperna.

Jämfört med det rapporterade 2D-materialet genom en E-M-strategi, OMC-material har fördelarna med enkel förberedelse, stark systemexpansion, funktionell grupp designbar, och så vidare. OMC:er har hög termisk stabilitet upp till 300°C, och de flesta OMC visade också god kemisk stabilitet i pH från 3 till 11 för> 12 h.

Dessutom, bandgapen för OMC:er kan moduleras med hög flexibilitet genom att ändra elektronegativiteten hos metalljonerna eller elektrondonerande förmåga hos organiska funktionella grupper. Bandgapen för OMC:er är helt justerade med 0,83 eV, vilket är det högsta värdet som hittills har uppnåtts med alla kemiska metoder.

Forskarna beräknade den tjockleksberoende bandstrukturen för OMC:er genom densitetsfunktionella teorier som visar att OMC:er har nästan oförändrade bandgap när skiktnumret minskar från bulk till enkelskikt.

Förutom, de fann att ledningsförmågan hos OMC:er kan moduleras genom att ändra elektronegativiteten hos metalljoner eller elektrondonerande förmåga hos organiska funktionella grupper. Konduktiviteten hos OMC:er kan ställas in över 9 storleksordningar.

Denna studie erbjuder "organisk modifiering först och sedan peeling (M-E) strategi" som ett effektivt tillvägagångssätt för att utforska nya 2D-material baserat på samordningsstrategier för självmontering.