2022年2月24日，上海交通大学崔勇教授团队、布里斯托大学Anthony P. Davis和阿卜杜拉国王科技大学的韩宇（Yu Han）等人合作的研究成果“自支撑手性二维单层分子晶体”（Free-standing homochiral 2D monolayers by exfoliation of molecular crystals）刊登在国际学术期刊Nature上（DOI: 10.1038/s41586-022-04407-8）。他们通过液相超声剥离法，成功从由离散的超分子配位复合物（SCC）组成的3D分子晶体中剥离得到约2.3 nm厚的微米级单层手性2D纳米片，产率为8%。

自2004年石墨烯被报道以来，单层二维(2D)材料因其高纵横比的片状结构，大比例暴露活性位和易加工等特点一直是化学、物理和材料等领域的研究前沿。从结构上看，原子或分子间需要有强的共价键、离子键或配位键才能支撑起稳定的二维结构，而超分子化学中的弱作用力被认为不足以支撑形成有序且稳定的2D单层结构。手性材料研究对推动催化科学、分离技术、光电子学和生物医学等领域发展具有重要意义。在超分子层次缺少构筑多级次表面微纳结构的方法和表征手段，严重制约了对材料中手性识别和传递的认识和调控，因此探索单层手性2D分子材料的制备、结构和性能是突破这一科学瓶颈的新途径。

图1.块状超分子大环晶体的剥离和AFM单层表征

据此，研究人员提出剥离大环分子晶体策略，成功制备了自支撑手性2D单层分子材料，并清晰观察到手性表面的微纳结构。将含丰富超分子作用位点的手性金属-有机大环晶体（JACS, 2008, 130, 4582; JACS, 2017, 139, 1554）超声剥离成具有超高横纵比（2500:1）的单层手性2D纳米片（图1），通过球差校正透射电镜首次观察到结构明确的金属-有机大环超分子结构，并证实了大环之间仅仅依靠弱作用力（CH-π/π-π键），不需要任何支撑体（图2），就能够以单层晶态形式稳定存在（分子纳米片）。通过对糖类等重要分子的对映选择性识别和检测研究，揭示了活性位点、本征大环和微纳结构表面之间显著的协同作用和协同效应。

该研究将手性化学、超分子化学和2D材料三个前沿领域有机结合起来，证实了自支撑单层2D分子晶体的存在，明确了跨层次/跨尺度的手性表达过程，扩大了现有手性材料和2D材料体系，为更广阔的研究和应用奠定了基础。

同期的“News and Views”栏目中以“Fragile nanosheets stripped from crystals”为题对该工作进行评述（DOI: 10.1038/d41586-022-00466-z）。

图2.单层手性分子纳米片的球差透射电镜表征

（摘自上海交通大学）