深圳先進院黑磷界面調控研究獲進展

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院喻學鋒團隊在黑磷界面調控領域取得新突破，發展了稀土離子配位修飾黑磷新方法，相關工作Lanthanide-Coordinated Black Phosphorus（《稀土配位的黑磷》）在線發表于國際學術期刊Small（《微觀》）上。論文共同第一作者為深圳先進院研究助理吳列和博士后王佳宏。

稀土離子配位增強黑磷穩定性

　　近年來，與石墨烯一樣擁有二維層狀結構的黑磷展現出卓越的電學和光學特性，同時具有良好的生物活性和生物相容性。然而，黑磷的不穩定性以及其不可示蹤在一定程度上限制了其深入的研究和應用。喻學鋒課題組在之前的工作中，發展了系列界面調控技術，如有機包覆(Nat. Commun. 2016, 7, 12967)、化學配位 (Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5003)、共價修飾(Chem. Mater. 2017, 29, 7131)、離子摻雜（Adv. Mater. 2017, 29, 170381）、缺陷修復(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 2600)等，實現了黑磷的穩定性強化和性能優化。

　　在該項研究中，課題組設計了一種三價稀土離子的三氟磺酸酯配體（Tb(Otf)3、Eu(Otf)3、Gd(Otf)3、Nd(Otf)3等），該配體可與黑磷的孤對電子對進行配位，從而避免黑磷氧化。研究表明該配位修飾的方法適用于不同尺寸的黑磷納米材料(黑磷納米片、黑磷量子點、黑磷微米薄片)。對比實驗表明：與未經修飾的黑磷會迅速降解不同，稀土配體修飾的黑磷能在水中放置數日，而保持光學性能穩定。該修飾技術簡單有效，在不改變黑磷晶體結構的前提下，就能極大提高它的穩定性，同時Gd(Otf)3修飾的黑磷材料在磁共振成像研究中具有較高的弛豫效率，Tb(Otf)3、Eu(Otf)3和Nd(Otf)3等修飾的黑磷材料則保留了相應稀土離子原有的熒光特性，這些結果表明稀土配體修飾的黑磷材料便于示蹤。這種稀土配體高穩定性黑磷的成功制備可有效推動黑磷在光電器件和生物醫學等領域的應用。該研發團隊已經申請了相關發明ZL，并依托孵化的中科墨磷科技有限公司，積極推進相關技術的產業化。

　　該項目得到了國家自然科學基金、中科院前沿重點研究計劃、中國博士后科學基金、深圳市基礎研究布局等的資助。