他，回国即任教北大，联合中科院北化所，发表Nature子刊！

研究概述

合成高结晶共价有机骨架（COF）薄膜是推进其在二维（2D）光电子学中应用的迫切需要，但仍然是一个巨大的挑战。

2024年12月2日，中国科学院化学研究所陈建毅、董际臣、郭云龙和北京大学赵晓续在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Diffusion limited synthesis of wafer-scale covalent organic framework films for adaptative visual device》的研究论文。

在这里，作者报道了一种晶圆级均匀共价有机框架薄膜的扩散限制合成策略，其中预先沉积的4, 4′, 4″, 4‴-(1, 3, 6, 8-四(4-氨基芳基)）芘被一层共价有机骨架预聚物封装在基底表面，不仅可以防止前体的溶解，而且可以限制与在溶液中溶解的对苯二甲醛的反应，从而调节聚合过程的尺寸。

薄膜的尺寸取决于生长衬底，研究人员在硅芯片上合成了4英寸薄膜，通过调整构建单元和聚合化学来控制它们的结构、厚度、图案化和结晶度，并使用二硫化钼作为基底来构建垂直异质结构。

测量结果表明，采用共价有机骨架作为感光层，异质结表现出增强的光电性能，可用于模拟视觉系统的自适应功能。

图文解读

图1：扩散限制合成2D COF薄膜

图2：PyTTA-TPA COF薄膜的透射电子显微镜（TEM）表征

图3：基于PyTTA-TPA/COF/MoS₂的光电晶体管的光敏表征

总结展望

本研究开发了一种低成本、通用的扩散限制方法，直接在基底上合成高结晶度的2D PyTTA-TPA COF薄膜。与蒸汽-固体过程中的聚合和结晶不同，该方法通过控制PyTTA分子的取向和TPA单体的扩散来调节基底表面的聚合和结晶过程。所得到的COF薄膜表面光滑，厚度可控。在MoS₂薄膜上生长的PyTTA-TPA COF薄膜具有高结晶度和取向性，这一点通过TEM和GIXRD得到了证实。

此外，该方法还可以用于制备结晶的PyTTA-BPyDCA、TAPB-DMTA和ETTA-BPDA COF薄膜，表明该方法的普适性。使用PyTTA-TPA COF/MoS₂混合材料薄膜作为活性材料，所得到的光电晶体管显示出增强的光电性能，可以模拟人眼视觉系统的适应性功能。

本工作为定向2D COF薄膜的工业化制备及其在交互式人工智能中的应用做出了贡献，这对于基础研究和实际应用都具有重要意义。

文献信息

Liu, M., Kuang, J., Han, X. et al. Diffusion limited synthesis of wafer-scale covalent organic framework films for adaptative visual device. Nat. Commun., (2024).

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他，回国即任教北大，联合中科院北化所，发表Nature子刊！

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