鈣鈦礦又添小夥伴，一維金屬鹵化納米管

????

有機金屬鹵化物作為新型的雜化功能性晶體材料是最近學術界的研究熱點，其中包括大家熟悉且廣泛研究的具有三維結構的鈣鈦礦。不同於具有三維結構的傳統鈣鈦礦，佛羅里達州立大學的Biwu Ma（馬必武）教授課題組另闢蹊徑，在過去的兩年里不斷發展出一系列具有低維結構的有機金屬鹵化物，包括二維、准二維、波紋二維、一維以及零維的結構。這種劃分方法是通過材料中金屬鹵化物八面體的連接方式區分的，例如傳統的三維鈣鈦礦中，金屬鹵化物八面體通過共用所有頂點的形式擴展形成三維網狀結構。

低維有機金屬鹵化物不同於傳統的三維材料，在結構和光學、電學方面都具有一些獨特的性質，例如該課題組今年年初在Nature Communications（Nat. Commun.,2017,8, 14051）發表的一篇文章中提出了有機物可以與鹵化鉛形成自組裝的一維納米線材料。該材料中鹵化鉛的八面體通過共邊的連接方式向單一方向延伸，並進一步與長鏈有機陽離子組裝成宏觀晶體。這種材料的特徵是宏觀晶體可以體現出其組成成分的本徵性質，從而表現出傳統納米材料才具有的量子限域效應。該材料的量子限域效應表現為紫外光激發的熒光發射，因此這種材料可以作為單組分的熒光粉材料應用於照明設備等。

除了一維納米線結構外，一維納米管類型的結構也具有十分獨特的研究和應用前景。自從1991年碳納米管發現以來，各式各樣的納米管材料廣泛用於催化、氣體儲存、電學器件等領域，但對於有機金屬鹵化物而言，尚無關於納米管結構的相關報道。該課題組在以往發展無機-有機金屬鹵化物雜化材料和一維材料的基礎上，通過引入一種剛性的有機陽離子實現了自組裝形成具有一維納米管結構的有機金屬鹵化物材料。這種納米管是12個溴化鉛八面體通過共面以及共用頂點的形式形成環狀結構、並向單一方向延伸的產物，球狀的有機陽離子則嵌入溴化鉛八面體形成的「窗口」空隙中，形成內外壁都帶正電的正-負-正類核殼結構。這些納米管會進一步堆積形成具有最密堆積結構的宏觀晶體，整個過程在溶液中原材料進行自組裝析出晶體，成本低且合成快捷。

與一維納米線結構的有機金屬鹵化物類似，這種金屬鹵化納米管材料也呈現出獨特的光學性質。在紫外燈的照射下，此材料呈現出淡黃色磷光。光譜分析表明，此材料的發射光譜覆蓋了450-700 nm的波段，是一種具有大斯托克斯位移的寬光譜發射。時間分辨熒光光譜顯示這種發光來自自陷激子，而非直接能隙，與之前報道過的一維材料不同，後者發光同時來自自陷激子與直接能隙。以上結果也表明此材料的發光效率能夠通過結構調控的方式得到提高。

這種納米管材料除了可作為固態發光材料，還有可能在激光、離子分離、氣體儲存、電學器件等領域發揮作用。而該材料的研究還處於初期階段，研究者需對其物理化學性質做進一步的理解。此研究吸引人的地方不僅在於闡明其獨特的光學性質，還展示出有機金屬鹵化物豐富的結構可變性，並由此說明，控制材料的形成條件可以得到具有不同獨特性質的功能材料。隨著有機金屬鹵化物的發展，這一領域會表現出更高的研究價值和廣闊的應用前景。研究成果發表在皇家化學會旗艦刊物Chemical Science上，第一作者為博士後Haoran Lin。

該論文作者為：Haoran Lin, Chenkun Zhou, Yu Tian, Tiglet Besara, Jennifer Neu, Theo Siegrist, Yan Zhou, James Bullock, Kirk Schanze, Wenmei Ming, Mao Hua Du and Biwu Ma

Bulk Assembly of Organic Metal Halide Nanotubes

Chem. Sci.,2017, DOI:10.1039/C7SC03675B

導師介紹

Biwu Ma

http://www.x-mol.com/university/faculty/43021

近期新增期刊

本文版權屬於X-MOL（x-mol.com），未經許可謝絕轉載！歡迎讀者朋友們分享到朋友圈or微博！

長按下圖識別圖中二維碼，輕鬆關注我們！

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！

本站內容充實豐富，博大精深，小編精選每日熱門資訊，隨時更新，點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧！

請您繼續閱讀更多來自 X一MOL資訊 的精彩文章: