當兩個互為鏡像的晶粒結合時，就形成了鏡像雙邊界

科學家開發了一種方法，可以在二硫化鉬(MoSe2)薄膜上自組裝六角形的有機多孔結構，從而形成有序的納米結構。二維過渡金屬二硫化氫(TMDs)在生長過程中引入的缺陷往往對其性能產生較大影響。當兩個互為鏡像的晶粒在生長過程中結合時，就形成了晶界。這就產生了一個線缺陷，稱為鏡像雙邊界(MTB)，雖然鏡像雙邊界通常不利於載流子/能量的傳輸和光學應用，但鏡像雙邊界通常具有催化活性，可以作為納米級分子自組裝的模板。

新加坡國立大學物理系Andrew WEE教授領導的研究小組，包括研究員何曉燁博士和黃玉立博士，開發了一種方法，可以在分子束外延生長二硫化鉬膜上自組裝二氨基苯那嗪(DAP)分子。二硫化鉬膜含有密集的鏡像雙邊界缺陷網絡，具有偽周期的“車輪”圖案。通過自組裝過程，二氨基苯那嗪(DAP)分子排列成多孔結構。這些結構呈交替的線性和三角形構型，遵循底層二硫化鉬(MoSe2)層的六角形“馬車輪”圖案。

二氨基苯那嗪(DAP)是一種具有良好發光、電化學和生物化學應用前景的有機化合物。這些結果表明，二硫化鉬單分子膜的位置依賴電子和化學性質可以作為納米圖形的天然模板。與原始半導體二硫化鉬結構域相比，這種位點特異性的分子自組裝過程具有更強化學反應性。研究小組的第一原理計算表明，活躍的鏡像雙邊界與二氨基苯那嗪分子中的氨基結合，促進了組裝過程。在解釋這項研究的意義時，Andrew WEE授說：這些有缺陷的過渡金屬二硫化氫和多孔有機分子結構可以找到潛在的應用。

比如選址催化、分子傳感器或柔性有機光電器件，這項研究為在原子水準上製備納米二維過渡金屬二硫化氫表面提供了一條新的途徑，並為探索二硫化鉬的局部化學性質提供了一個平台。控制二維(2D)材料缺陷的密度和類型，促使開發新的方法來調整其物理和化學特性。特別是過渡金屬雙晶上的鏡像雙晶邊界(MTBs)，由於其具有電荷密度、波的躍遷和自旋電荷分離特性，引起了人們的廣泛關注。

在本研究中，展示了二氨基苯那嗪(DAP)分子多孔結構在二硫化鉬六角形馬車輪圖形表面上的自組裝，該多孔結構具有l型和t型交替聚集構型。與原始半導體二硫化鉬結構域相比，這種位點特異性分子自組裝歸因於更具有化學活性的金屬鏡像雙邊界。第一性原理計算表明，活性MTBs與DAP分子中的氨基結合促進了DAP組裝。研究結果證明了MoSe2單分子層的位置依賴電子和化學性質，可以作為一個天然模板來創建有序的納米結構。

博科園｜研究/來自：新加坡國立大學

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-10801-0

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