仪器表征，科学家评述超薄手性二维材料的最新进展！

【科学背景】

二维材料具有超薄形态和极高长宽比，与块体材料相比，它们的性质发生了显著变化，因而在光电子学、自旋电子学、二氧化碳转化、能源存储和气体分离等领域展现出巨大的应用潜力。然而，尽管二维材料在许多方面表现出色，直到最近，全局手性这一特性在二维材料中仍然缺失。

手性是一种广泛存在于自然界中的现象，尤其是在分子水平上。手性材料因其在对映选择性识别和催化中的应用，长期以来受到研究者的关注。然而，全局手性，即发生在分子水平以上的手性构象和排列，在二维材料中的实现一直是一个难题。特别是手性二维材料的设计、合成与表征面临着诸多挑战，包括超薄纳米片的分离、稳定性问题以及在二维平面中有效传递和放大手性信号的难度。

有鉴于此，上海交通大学化学化工学院董金桥刘燕以及崔勇合作发表了二维材料的最新评述论文。他们发现，研究者们近年来开展了大量的研究，并在手性二维材料的设计与合成方面取得了显著进展。通过化学合成和精确设计，几种不同类型的超薄手性二维晶体得以实现。这些新型手性二维材料在实验上展示了分子尺度的局部手性如何在超薄单晶二维结构中显著传递和放大，从而形成独特的全局手性。

【科学亮点】

1. 本研究发现超薄手性二维晶体材料表现出独特的物理性质和潜在应用，填补了二维材料中长期缺失的全局手性这一重要特性。

2. 论文指出，科学家成功地传递并放大了分子尺度的局部手性，从而在超薄单晶二维结构中实现了显著的全局手性。

【科学图文】

图1：手性二维2D 金属有机骨架材料metal–organic frameworks，MOFs的局部结构表征。

图2：通过共价或非共价组装的手性二维2D纳米片合成和结构表征。

图3：手性二维2D 有机-无机混合钙钛矿hybrid organic–inorganic perovskites，HOIP的晶体结构。

图 4: 手性二维2D蛋白质的合成和HR-TEM表征。

【科学启迪】

本文揭示了二维材料领域中的全局手性这一未被充分探索的潜力。尽管二维材料因其超薄形态和极高的长宽比展现出众多独特性能，但全球手性特性长期以来在这些材料中却鲜有踪迹。近期的研究突破通过实现多种超薄手性二维晶体，揭示了全局手性在二维材料中的重要性和应用潜力。文章强调了如何通过精确设计和合成策略，将分子尺度的局部手性有效地传递并放大至整个超薄单晶二维结构中，从而形成显著的全局手性。这种全局手性不仅提升了材料的功能复杂性，还为开发新型手性材料和应用提供了全新的视角。本文的讨论引导我们认识到，在二维材料中探索和应用全局手性，能够拓展现有材料的功能范围，并激发在化学、物理和材料科学等领域中的新兴应用机会。

参考文献：Dong, J., Liu, Y. & Cui, Y. Emerging chiral two-dimensional materials. Nat. Chem. (2024). https://doi.org/10.1038/s41557-024-01595-w