在单晶生长领域，大家通常信奉“慢工出细活”，因为大尺寸单晶的生长需要不断进行试错修复。而长久以来，聚合物单晶的生长尤为困难，需要非常精细的合成调控和较长的修复时间才能得到稍大尺寸的聚合物单晶，因此通常被认为鱼(高质量单晶)与熊掌(高效率合成)是无法兼得的。
最近，复旦大学高分子科学系魏大程课题组解决了这一难题。他们提出了一种新方法，将聚合物单晶合成时间从文献(Science 2018, 361, 52; Science 2018, 361, 48)报道的15~80天缩短到2~5分钟，聚合物单晶生长速度提高了约100,000倍。
超快晶体生长速率
该工作通过将超临界二氧化碳作为一种新的溶剂体系引入Covelent organic frameworks (COFs)材料合成过程中，实现了分钟级合成毫米级二维COFs单晶。该“超临界溶剂热法”通过一步反应合成出高产率的二维COFs单晶，最长可达0.2毫米。对不同拓扑结构和连接基团的二维COFs均能实现高效合成，晶体生长速率可以高达40 微米每分钟，和目前二维COFs单晶合成速率相比提高了约100,000倍，是目前报道的最快单晶聚合速率，打破了无法快速合成共价聚合物单晶的认知。
神奇溶剂
研究者在反应体系中采用超临界二氧化碳作为反应溶剂。超临界二氧化碳特殊的流体性质，比如表面张力几乎为零、粘度极低、溶解性质可调节等，有利于反应单体的扩散，加快了聚合速率，提高了反应的可逆性，帮助单体快速组装并聚合得到聚合物单晶，为快速合成聚合物单晶提供了新方法。
超高光电性能
研究者围绕合成的大尺寸二维COFs单晶进行了光学性质和光电性质，首次观察到COFs晶体的偏光荧光发射，并且发现具有比传统方法合成的二维COFs多晶更高的光电性能。
该研究的意义在于提出了一种简单合成方法在分钟级时间内合成出高产量的大尺寸聚合物单晶，具有普适性，且合成方法工业兼容，绿色环保，突破了聚合物单晶合成慢的认知，对于聚合物单晶的快速合成有着很好的启示作用。
附图：“超临界溶剂热法”机理以及COFs单晶的高分辨透射电镜、偏光显微镜和光电导率表征
复旦大学魏大程课题组长期致力于研究新型场效应晶体管材料、晶体管设计原理以及晶体管在光电、化学和生物传感等领域的应用。
课题组主页：
www.weigroupfudan.com
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！联系邮箱: yzhao@koushare.com