翟天佑团队在二维无机分子晶体领域取得新进展

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11月15日，《美国化学学会会刊》（Journal of the American Chemical Society）杂志在线刊发了我校材料科学与工程学院、材料成形与模具技术国家重点实验室翟天佑教授与清华大学帅志刚教授合作的题为“Effect of Strong Intermolecular Interaction in 2D Inorganic Molecular Crystals”的研究论文，并入选封面论文。此研究工作揭示了二维无机分子晶体中强分子间相互的影响，为无机分子晶体中分子间相互作用提供了新的理论认识，对无机分子晶体的性能调控、电学研究和其在光电子领域的潜在应用具有重要的推动作用。
       自2004年石墨烯被报道以来，二维材料已经成为全世界的研究热点。与传统的二维材料（如石墨烯、黑磷等）面内强化学键、面间弱范德华力结合的结构不同，二维无机分子晶体在三个维度上均通过弱范德华力结合。2019年，翟天佑团队首次在国际上提出了二维无机分子晶体的概念，开发了钝化剂辅助的气相合成方法，成功实现了二维Sb2O3无机分子晶体的精准合成（Nat. Commun.2019, 10, 4728），并探索了其相变的微观过程和机理；2020年，该团队设计了垂直微距升华法合成策略，制备出二维无机双分子晶体（SbI3·3S8），打破分子晶体的中心反演对称性，展示了其在非线性光学方面的应用潜力（Adv. Mater.2020, 32, 2003146）。

        分子晶体微观结构和性质之间的构效关系是其自组装成二维形貌、实现高迁移率和高热稳定性，激发新物理性质的关键（Nat. Mater.2020, 19, 491-502;Nat. Phy.2019, 15, 814）。近日，材料学院翟天佑教授和清华大学帅志刚教授等系统地揭示了二维无机分子晶体中强分子间相互的影响。作者首先利用X射线光电子能谱等实验方法明确了二维无机分子晶体α-P4Se3中由异常短的分子间Se-Se和P-Se原子接触诱导的强分子间相互作用。然后，将光谱学实验现象和量子核隧穿模型的理论计算结果相对照，提出P4Se3强分子间相互作用的物理本质为分子间高的电荷密度的观点，并揭示了其对分子间电荷输运的显著影响。最后，作者对α-P4Se3强分子间相互作用的温度和相变依赖性深入研究，进一步发现这种强分子间相互作用本质上起源于无机分子P4Se3密集有序的堆垛，而分子的密堆积主要取决于分子间斥力所引起的空间位阻效应。该研究工作为无机分子晶体中强分子间相互作用的物理本质和起源提供了新的见解，对无机分子晶体性质的调控、设计和在光电子领域的研究及潜在应用具有重要指导意义。
       华中科技大学为该论文第一完成单位，材料学院博士生冯昕、清华大学博士后彭星亮为共同第一作者，材料学院翟天佑教授、清华大学帅志刚教授为共同通讯作者。材料学院李会巧教授、北京大学黄富强教授等参与了研究工作。研究工作受到国家杰出青年基金、湖北省创新群体项目、中央高校基本科研专项资金等支持。
       【文章链接】https://doi.org/10.1021/jacs.1c08030


        文章来源：华中科技大学
       翟天佑，男，华中科技大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，材料成形与模具技术国家重点实验室首席教授，材料物理与化学系副主任，新材料与器件研究中心副主任，中组部“计划”入选者（2012年），国家优秀青年科学基金获得者（2013年），汤森路透全球高被引科学家（2015年），华中科技大学 “十大科技新星”和“十佳青年教工”（2016年），曾获国家自然科学二等奖（第五完成人，2014年）和中国化学会青年化学奖（2014年）。担任中国材料研究学会青年委员会理事和纳米材料与器件分会理事，中国化学会青年化学工作委员会委员，国家重点研发计划-项目评审专家，Science Bulletin(材料领域)副主编，Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等60余种国际知名刊物审稿人。
        帅志刚，清华大学化学系教授、博士生导师，中国化学会常务理事、副秘书长、理论化学专业委员会主任。2000年入选中国科学院化学研究所“百人计划”；2004年获得国家杰出青年科学基金；2006年“新世纪百千万人才国家级人选”；2008年任清华大学化学系教授，同年入选教育部“长江学者特聘教授”；2008年当选国际量子分子科学院院士，成为继我国著名量子化学家唐敖庆教授于1981年当选为该科学院院士后，中国第二位当选的院士；2009年当选为英国皇家化学会会士；2011年当选总部位于伦敦的欧洲科学院外籍院士；2012年获得中国化学会-阿克苏诺贝尔化学科学奖；2013年当选为比利时皇家科学院外籍院士(RoyalAcademy of Belgium)，成为该科学院241年以来第一位来自中国的外籍院士。担任第15届国际量子化学大会主席（2015年，北京）。担任JMater Chem A 、《化学学报》和《大学化学》的副主编，以及TheoreticalChemistry Accounts、Nanoscale、ChemPhys Lett、WIRESMol Sci、JMater Chem C、ChemAsian J、中国科学-化学等编委或顾问编委。