Nan Jiang 的平台结合了显微镜和光谱学来分析材料。(照片：Jenny Fontaine/伊利诺伊大学）
伊利诺伊大学芝加哥分校的科学家们创建了一个新平台，用于在单个分子水平上研究创新材料。这种方法是创造纳米技术的一个重大突破，可以彻底改变计算、能源和其他领域。
石墨烯等二维材料由单层原子构成。这使它们能够用于传感器、电子器件和储能设备。但研究和设计这些超薄材料需要高度专业化的方法。
美国加州大学洛杉矶分校化学与物理学副教授Nan Jiang的实验室开创了一种新方法，可同时研究这些纳米材料的结构、电子和化学特性。该平台结合了两种科学方法–扫描探针显微镜和光学光谱学–来观察材料并评估它们如何与化学物质相互作用。
Linfei Li（左）和Nan Jiang正在调整他们的材料分析平台。(照片：Jenny Fontaine/UIC）
在《化学》杂志的一篇新论文中，博士后研究员李林飞领导的团队介绍了这种方法及其在材料设计中的应用。
科学家们用他们的方法观察了硼吩–一种由单层硼原子合成的二维材料–在经过称为碳烯的化学物质处理后如何发生反应。由于该方法的分辨率小于 1 纳米（比毫米小 1,000,000 倍），因此他们可以看到在此过程中单个碳烯分子是如何与硼吩层相互作用的。
研究人员说，实验捕捉到了单分子尺度的化学、物理和几何变化，这将有助于科学家精确设计未来使用二维材料的技术。
Jiang说：”这是我们第一次能够在单分子水平上研究硼吩与这些特定化学物质的功能化，并获得这种材料最基本的特性。”这可以为纳米技术的创新应用铺平道路”。
Single-molecule spectroscopic probing of N-heterocyclic carbenes on a two-dimensional metal
DOI: 10.1016/j.chempr.2024.08.013
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