Nature Chemistry综述：手性二维材料的前沿进展

二维（2D）材料自石墨烯发现以来，因其独特的物理和化学性质受到了广泛关注。然而，手性这一特性在2D材料中一直缺失。随着近年来手性二维晶体的出现，手性2D材料的研究成为一个新的研究热点。手性2D材料具有显著的结构优势，可以用于多种高级功能应用，包括光电器件、气体分离、非线性光学等领域。

成果简介

本综述文章系统地探讨了手性二维材料的设计策略、合成方法、结构表征、物理性质及其潜在应用。文章总结了目前手性2D材料的研究进展，并对未来的发展方向提出了前瞻性的展望，旨在促进这一新兴领域的发展。

研究亮点

• 手性2D材料的合成策略：文章详细介绍了通过剥离和自组装等方法合成手性2D材料的几种典型策略，并探讨了不同合成方法对材料性能的影响。
• 结构表征与性能分析：通过高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）和扫描隧道显微镜（STM）等先进的表征技术，文章揭示了手性2D材料在纳米尺度下的独特结构和手性传递机制。
• 手性2D材料的应用前景：文章重点讨论了手性2D材料在非线性光学、气体分离、光电器件等领域的潜在应用，强调了其在高性能器件中的应用前景。
• 未来研究方向与挑战：文章总结了当前手性2D材料领域面临的主要挑战，如材料稳定性、合成效率等，并提出了可能的解决方案和未来研究的关键方向。

配图精析

图1: 手性二维金属有机框架（MOFs）的局部结构表征

展示了手性MOFs的局部结构，包括通过透射电子显微镜（TEM）获得的高分辨图像和手性位点的排列。该图强调了二维MOFs中手性传递的机制。

图2: 手性二维纳米片的合成与结构表征

展示了通过共价或非共价自组装方法合成的手性二维纳米片，并通过透射电子显微镜（TEM）和扫描隧道显微镜（STM）对其进行了结构表征。图中展示了这些纳米片在原子级别的排列和结构特征。

图3: 手性二维杂化有机-无机钙钛矿（HOIPs）的晶体结构

展示了几种典型手性HOIPs材料的晶体结构，并通过X射线衍射和透射电子显微镜对其结构进行了表征。图中展示了这些材料在不同手性诱导条件下的结构变化。

图4: 手性二维蛋白质的合成与高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）表征

展示了通过蛋白质自组装生成的二维手性晶体的高分辨透射电子显微镜图像。图中展示了蛋白质晶体的空间排列和手性特征，以及不同条件下晶体结构的变化。

展望

手性二维材料作为一种新兴的研究领域，展示了广阔的应用前景。然而，当前研究仍处于初步阶段，材料的稳定性、合成效率以及应用开发等方面仍面临挑战。未来，通过进一步的理论研究和实验探索，有望在高性能手性2D材料的设计与应用中取得突破。

文献信息

标题: Emerging chiral two-dimensional materials
期刊: Nature Chemistry
DOI: 10.1038/s41557-024-01595-w
原文链接: https://doi.org/10.1038/s41557-024-01595-w