近日，蘇州大學廖良生教授、鄭敏教授和王雪東教授等人首次采用了液相生長和氣相生長過程的兩步策略合成了二維有機橫向異質結構（2D-OLHs）。2D-OLHs表現出精確的結構和光學調制，邊緣/中心區域顯示特定的光發射。光傳輸測量表明，橫向異質結構可以實現空間激子轉換，可用于光子學應用。研究還認為，這種合成策略可以推廣到其他有機稠環芳烴分子材料家族。文章鏈接DOI：10.1038/s41557-023-01364-1。
與無機成分相比，二維有機異質結構橫向外延生長的研究現狀相對有限。雖然基于過渡金屬二摻雜物（TMDs）和鹵化物過氧化物等無機材料的橫向異質結構的設計和合成取得了重大進展，但二維有機橫向異質結構的發展仍處于早期階段。橫向異質結構的大部分研究和合理設計都集中在無機成分上，而無機成分在光電器件中的應用已顯示出巨大的潛力。例如，基于 TMDs 和鹵化物包晶的橫向異質結構已得到探索，由這些材料構建的器件已顯示出卓越的性能。然而，二維有機異質結構的橫向外延生長仍然是一個相當大的挑戰。與無機材料相比，有機分子通常具有更高的復雜性和可變性，因此很難控制二維晶體的成核位置、取向和晶格錯配。此外，有機分子可能具有不同的生長動力學，需要對其化學成分和光電特性進行精確的空間調控，以創建二維有機橫向異質結構。
在這里，作者報道了兩種方法（液相生長和氣相生長）的結合，從苝和苝甲醛衍生物合成2D OLH，其橫向尺寸約為20 μm，可調厚度范圍為20至400 nm。二維晶體的螺旋位錯生長行為顯示了晶格內原子的螺旋排列，這避免了OLH的體積膨脹和收縮，從而最大限度地減少橫向連接缺陷。通過氣相生長方法選擇性控制 2D 晶體的成核和順序生長導致 2D OLH 的結構反轉。由此產生的 OLH 顯示出良好的光傳輸能力和可調諧的空間激子轉換，可用于光子應用。這種合成策略可以擴展到其他有機多環芳烴家族，正如其他芘和苝衍生物所證明的那樣。
蘇州大學廖良生教授、鄭敏教授和王雪東教授等人成功演示了使用液相生長方法和氣相生長方法的2D OLH的兩步合成。調整生長方法是控制成核順序的實用方法，從而實現橫向異質結構化學成分的空間調制。液相生長方法可以以相對較低的成本大規模制備Pe?PeO橫向異質結構。以Pe?PeO為前驅體，采用氣相生長法成功制備了高晶體質量的PeO?Pe橫向異質結構。更重要的是，通過合成Py?DbPy、MePy?Pe和BGP?PeO異質結構，成功證實了2D OLH橫向外延策略的通用性。
總體而言，這項工作提供了一條從有機二維晶體合成橫向異質結構的途徑。具有調諧光學或電學特性的有機二維晶體的可控和順序集成是擴大橫向異質結構材料范圍的重要一步，并為創建下一代光電器件打開了一扇窗。
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