Matériaux bidimensionnels (2-D), qui présentent d'excellentes propriétés physiques et chimiques, ont reçu une attention sans précédent et sont devenus un point névralgique de la recherche dans des domaines scientifiques tels que la physique, chimie et matériaux. La modification organique sur des matériaux 2D par liaison covalente ou adsorption physique de molécules organiques peut grandement réguler et optimiser les propriétés des matériaux 2D.
Cependant, les méthodes de modification organique signalées jusqu'à présent sont d'abord l'exfoliation, puis une stratégie de modification organique (E-M), qui possèdent généralement certains inconvénients tels que moins de rapport de modification, type incertain, nombre et position des groupes fonctionnels, une tendance aux défauts et ainsi de suite. Par conséquent, le développement de la fonctionnalisation des matériaux 2D est très limité.

Dans une étude publiée dans Communication Nature , un groupe de recherche dirigé par le professeur Xu Gang du Fujian Institute of Research on the Structure of Matter (FJIRSM) de l'Académie chinoise des sciences a développé une nouvelle stratégie de modification organique puis d'exfoliation (ME) pour préparer du chalcogénure de métal organique 2-D (OMC ) des matériaux avec des bandes interdites réglables (0,83 eV) et des conductivités électriques (9 ordres de grandeur).

Les chercheurs ont commodément préparé les cristaux parents avec des structures en couches dérivant des MOC par chimie humide grâce à la coordination entre l'ion métallique et le ligand thiol contenant différents groupes para-substitués non coordonnés. Ils ont obtenu des MOC en exfoliant leurs cristaux parents en nanofeuillets monocouches ou à quelques couches.

Différent des matériaux 2-D modifiés par une stratégie E-M, Les MOC préparés par la stratégie M-E sont une série de matériaux 2D inorganiques homogènes avec des groupes fonctionnels organiques à liaison covalente périodique. Cette caractéristique de structure permet de larges ajustements dans les propriétés des MOC en modifiant les centres métalliques et les groupes organiques.

Les MOC ont un {Cu inorganique de type graphène 2-D unique ^je S}∞, {Ag ^je S}∞ et {Au ^je Couche S}∞ avec groupe fonctionnel modifié en sandwich (–NH 2 , -OH, –OCH 3 , -F, ou -COOH) qui s'étend à partir de la couche inorganique. D'où, les deux surfaces des monocouches de chalcogénure métallique sont ordonnées et entièrement couvertes par les groupes fonctionnels prédéfinis.

Par rapport aux matériaux 2-D rapportés par une stratégie E-M, Les matériaux OMC présentent les avantages d'une préparation simple, forte extensibilité du système, groupe fonctionnel désignable, etc. Les OMC ont une stabilité thermique élevée jusqu'à 300°C, et la plupart des MOC ont également montré une bonne stabilité chimique à un pH allant de 3 à 11 pour> 12h.

En outre, les bandes interdites des OMC peuvent être modulées avec une grande flexibilité en modifiant l'électronégativité des ions métalliques ou la capacité de donner des électrons des groupes fonctionnels organiques. Les bandes interdites des OMC sont totalement ajustées de 0,83 eV, qui est la valeur la plus élevée rapportée à ce jour obtenue par toutes les méthodes chimiques.

Les chercheurs ont calculé la structure de bande dépendante de l'épaisseur des OMC par la théorie fonctionnelle de la densité, montrant que les OMC présentent des bandes interdites presque inchangées lors de la diminution du nombre de couches de masse à une seule couche.

Outre, ils ont découvert que la conductivité des OMC peut être modulée en modifiant l'électronégativité des ions métalliques ou la capacité de donner des électrons des groupes fonctionnels organiques. La conductivité des OMC peut être réglée sur 9 ordres de grandeur.

Cette étude propose une "stratégie de modification organique d'abord puis d'exfoliation (M-E)" comme approche efficace pour explorer de nouveaux matériaux 2D basés sur des stratégies d'auto-assemblage de coordination.