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深圳先进院黑磷界面调控研究获进展

发布时间:2018-06-27来源:深圳先进技术研究院点击量:1130
近日,中国科学院深圳先进技术研究院喻学锋团队在黑磷界面调控领域取得新突破,发展了稀土离子配位修饰黑磷新方法,相关工作Lanthanide-Coordinated Black Phosphorus(《稀土配位的黑磷》)在线发表于国际学术期刊Small(《微观》)上。论文共同第一作者为深圳先进院研究助理吴列和博士后王佳宏。

  近年来,与石墨烯一样拥有二维层状结构的黑磷展现出卓越的电学和光学特性,同时具有良好的生物活性和生物相容性。然而,黑磷的不稳定性以及其不可示踪在一定程度上限制了其深入的研究和应用。喻学锋课题组在之前的工作中,发展了系列界面调控技术,如有机包覆(Nat. Commun. 2016, 7, 12967)、化学配位 (Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5003)、共价修饰(Chem. Mater. 2017, 29, 7131)、离子掺杂(Adv. Mater. 2017, 29, 170381)、缺陷修复(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2600)等,实现了黑磷的稳定性强化和性能优化。

  在该项研究中,课题组设计了一种三价稀土离子的三氟磺酸酯配体(Tb(Otf)3、Eu(Otf)3、Gd(Otf)3、Nd(Otf)3等),该配体可与黑磷的孤对电子对进行配位,从而避免黑磷氧化。研究表明该配位修饰的方法适用于不同尺寸的黑磷纳米材料(黑磷纳米片、黑磷量子点、黑磷微米薄片)。对比实验表明:与未经修饰的黑磷会迅速降解不同,稀土配体修饰的黑磷能在水中放置数日,而保持光学性能稳定。该修饰技术简单有效,在不改变黑磷晶体结构的前提下,就能极大提高它的稳定性,同时Gd(Otf)3修饰的黑磷材料在磁共振成像研究中具有较高的弛豫效率,Tb(Otf)3、Eu(Otf)3和Nd(Otf)3等修饰的黑磷材料则保留了相应稀土离子原有的荧光特性,这些结果表明稀土配体修饰的黑磷材料便于示踪。这种稀土配体高稳定性黑磷的成功制备可有效推动黑磷在光电器件和生物医学等领域的应用。该研发团队已经申请了相关发明专利,并依托孵化的中科墨磷科技有限公司,积极推进相关技术的产业化。


  稀土离子配位增强黑磷稳定性

  该项目得到了国家自然科学基金、中科院前沿重点研究计划、中国博士后科学基金、深圳市基础研究布局等的资助。

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