在歐洲石墨烯旗艦項目中，歐洲斯特拉斯堡大學和法國國家科學研究院（CNRS）與蒙斯大學的相關成員以及柏林洪堡大學和特倫托大學的合作者，將光可切換的分子晶格與2D材料結合起來，創(chuàng)造出能夠顯示宏觀反應的新器件。該研究成果已發(fā)表于《自然·通信》雜志。

歐盟石墨烯旗艦項目的研究人員設計了一種分子，當用紫外線和可見光照射時，可以可逆地進行化學轉化。這種分子 - 光可切換的螺吡喃 - 可以錨定在2D材料（如MoS₂或石墨烯）的表面，以生成原子級精確的混合超晶格。當被照射時，整個超分子結構經歷集體結構重排，其可通過掃描隧道顯微鏡以亞納米分辨率直接可視化。

更重要的是，這種在分子水平上的光誘導重組引起混合裝置的宏觀電性質的大的變化。分子與石墨烯和其他2D半導體材料層一起可以將單分子事件轉換成空間均勻的開關動作，從而產生宏觀電響應。

論文的第一作者Paolo Samorì表示，“由于這種新方法，我們可以利用在石墨烯和相關材料上組裝的光致變色分子的超晶格中發(fā)生的集體轉換事件的能力，從而在高性能光電器件的電性能中引發(fā)大規(guī)模和可逆調制。”這項技術可以在具有可編程特性的下一代智能和便攜式電子產品中得到應用。

Samorì還解釋了這種定制分子超晶格的想法如何產生各種具有可調節(jié)和響應特性的新材料。“只需要仔細選擇正確的分子，這樣形成的超晶格將能夠最大限度地改變屬性以響應外部輸入”。

石墨烯旗艦項目研究人員Vittorio Pellegrini強調，該研究將石墨烯和其他相關材料與光響應化學分子結合的方式是獨一無二的。這些宏觀現象很有助于光電子平臺。”Pellegrini指出了這些新發(fā)現的巨大潛力：分子超薄涂層可以通過合成不同的分子來定制。此外，這一發(fā)現將引領新器件開發(fā)，因為Samorì和他的團隊開發(fā)的技術可以以可重復的方式擴展。Samorì對此表示贊同：“可擴展性的極限是超平坦和原子級精確石墨烯及相關材料的可及性?！?/span>

通過石墨烯旗艦項目的協作環(huán)境實現的這些進步可以在傳感器、光電子學和柔性設備中實現應用。研究人員希望能夠利用光源來控制這些高性能多功能混合器件。

Graphene旗艦項目科技部Andrea C. Ferrari及其管理小組主席補充說：“超分子化學從一開始就是旗艦研究的一部分。多年來，我們的合作伙伴已經改進和發(fā)展了這些技術。能夠使分子與石墨烯和相關材料相互作用。這些應用正在穩(wěn)步發(fā)展。”

'Collective molecular switching in hybrid superlattices for light-modulated two-dimensional electronics' by Marco Gobbi et al; Nature Communications volume 9, Article number: 2661 (2018)