Materiales bidimensionales (2-D), que muestran excelentes propiedades físicas y químicas, han recibido una atención sin precedentes y se han convertido en un foco de investigación en campos científicos como la física, química y materiales. La modificación orgánica en materiales 2-D mediante la unión covalente o adsorbiendo físicamente moléculas orgánicas puede regular y optimizar en gran medida las propiedades de los materiales 2-D.
Sin embargo, los métodos de modificación orgánica informados hasta ahora son la exfoliación primero y luego una estrategia de modificación orgánica (E-M), que generalmente poseen algunas desventajas, como una menor tasa de modificación, tipo incierto, número y posición de los grupos funcionales, una tendencia a los defectos y así sucesivamente. Por lo tanto, el desarrollo de la funcionalización de materiales 2-D es muy limitado.

En un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , un grupo de investigación dirigido por el profesor Xu Gang del Instituto de Investigación de Fujian sobre la Estructura de la Materia (FJIRSM) de la Academia de Ciencias de China desarrolló una nueva estrategia de modificación orgánica y luego exfoliación (ME) para preparar calcogenuro metálico orgánico 2-D (OMC ) materiales con intervalos de banda sintonizables (0,83 eV) y conductividades eléctricas (9 órdenes de magnitud).

Los investigadores prepararon convenientemente los cristales originales con estructuras en capas que derivan OMCs por química húmeda a través de la coordinación entre el ión metálico y el ligando tiol que contiene diferentes grupos para-sustituidos no coordinados. Obtuvieron OMC mediante la exfoliación de sus cristales originales en nanohojas de una o pocas capas.

A diferencia de los materiales 2-D modificados por una estrategia E-M, Los OMC preparados por la estrategia M-E son una serie de materiales 2-D inorgánicos homogéneos con grupos funcionales orgánicos de enlace covalente periódicamente. Esta característica de estructura otorga amplios ajustes en las propiedades de los OMC al cambiar los centros metálicos y los grupos orgánicos.

Los OMC tienen materiales inorgánicos únicos 2-D similares al grafeno {Cu ^I S} ∞, {Ag ^I S} ∞ y {Au ^I S} ∞ capa con grupo funcional sándwich modificado (–NH ₂ , -OH, –OCH ₃ , -F, o –COOH) que se extiende desde la capa inorgánica. Por eso, Ambas superficies de monocapas de calcogenuro metálico están ordenadas y completamente cubiertas por los grupos funcionales prediseñados.

En comparación con los materiales 2-D reportados por una estrategia E-M, Los materiales OMC tienen las ventajas de una preparación sencilla, fuerte capacidad de expansión del sistema, grupo funcional designable, etcétera. Los OMC tienen una alta estabilidad térmica hasta 300 ° C, y la mayoría de los OMC también mostraron una buena estabilidad química en un rango de pH de 3 a 11 para> 12 h.

Además, los huecos de banda de los OMC pueden modularse con alta flexibilidad cambiando la electronegatividad de los iones metálicos o la capacidad de donar electrones de los grupos funcionales orgánicos. Los huecos de banda de los OMC se ajustan totalmente en 0,83 eV, que es el valor más alto reportado hasta la fecha alcanzado por todos los métodos químicos.

Los investigadores calcularon la estructura de banda dependiente del grosor de los OMC mediante la teoría funcional de la densidad que muestra que los OMC se presentan con espacios de banda casi sin cambios al disminuir el número de capas de volumen a una sola capa.

Además, encontraron que la conductividad de los OMC se puede modular cambiando la electronegatividad de los iones metálicos o la capacidad de donar electrones de los grupos funcionales orgánicos. La conductividad de los OMC se puede ajustar en 9 órdenes de magnitud.

Este estudio ofrece "la estrategia de modificación orgánica primero y luego exfoliación (M-E)" como un enfoque eficiente para explorar nuevos materiales 2-D basados ​​en estrategias de coordinación de autoensamblaje.