二维纳米材料因其独特的电子结构而具有出色的化学、光学和物理性能，相关研究备受关注。自2004年石墨烯发现以来，二维纳米材料获得了广泛的发展，包括黑磷等元素二维材料、过渡金属硫族化合物、MXene、金属氧化物及氢氧化物等。2010年，李玉良院士课题组成功制备出大面积石墨二炔薄膜后，石墨炔材料在能量储存与传输、催化、电磁、传感和生物医学与医疗中获得了广泛的应用。将金属元素作为一种新的功能基团引入石墨炔框架结构中，开发一类新型的金属化石墨炔材料，将金属离子和石墨炔的优点相结合，期望获得一类具有应用前景的二维富碳材料。

然而，目前报道的是通过STM观察到生长在Au(111)或Ag(111)金属基底上具有单层或几层的小面积二维 Au-或Ag-双乙炔交联物，很难从金属基底上独立分离，而不能在器件中使用。因此，制备金属石墨炔材料的当前挑战之一是开发能够制备连续大面积且高质量薄膜的方法。

近日，香港理工大学应用科学及纺织学院黄维扬教授团队、中国科学院理化技术研究所谢政研究员团队和山东大学王正平教授团队合作报道了一种基于自下而上的液/液和气/液界面生长法，通过碱催化脱卤化氢反应合成了多层和少层二维金属有机纳米片，成功制备了两种连续大面积自支撑汞-石墨炔纳米片HgL1和HgL2。

图1. 汞-石墨炔纳米片的化学结构及其界面生长法合成

通过限制二维空间中分子前体的空间排列实现结构和形态控制，从而实现金属石墨炔纳米片具有低表面粗糙度、层状分子排列的连续二维结构，并展示出稳定且出色的宽带非线性饱和吸收特性（在532 nm和1064 nm）。

图2. 汞-石墨炔的非线性光学性能（饱和吸收性）

图3. 以HgL2-1.0-150作为可饱和吸收体的被动调Q Nd：YAG激光器的特性。(a)输出功率；(b) 脉冲宽度和重复频率；(c)单脉冲能量和峰值功率；(d)脉冲序列的重复频率为160.9 kHz，相应的脉冲轮廓为439.5 ns的宽度。

以两种汞-石墨炔纳米片为饱和吸收体，实现了1064 nm激光的被动调Q应用。HgL1纳米片多项性能可媲美性能优异的二维纳米材料，如石墨烯、黑磷、二硫化钼等，而HgL2纳米片表现出更好的脉冲性能，如更大的单脉冲能量（0.541 μJ）和更高的峰值功率（1.23 W）。这项工作不仅为制备大面积高质量的金属石墨炔材料提供了可行的方法，同时金属化石墨炔纳米材料成为一类新型的二维富碳光电子材料，具有独特的性能和应用前景。这种出色的光学性能与良好的机械加工性能以及分子尺寸的控制相结合，为二维纳米光电材料的设计及其在非线性光学、光限幅、光通信等器件应用提供新的思路。

相关论文发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，香港理工大学Research Fellow许林利博士、中国科学院理化技术研究所助理研究员孙继斌博士、山东大学硕士研究生唐天鸿和香港理工大学博士后张红阳为文章的共同第一作者，香港理工大学黄维扬教授、中国科学院理化技术研究所谢政研究员和山东大学王正平教授为共同通讯作者。

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Metallated Graphynes as a New Class of Photofunctional 2D Organometallic Nanosheets

Linli Xu,# Jibin Sun,# Tianhong Tang,# Hongyang Zhang,# Mingzi Sun, Jianqi Zhang, Jiahua Li, Bolong Huang, Zhengping Wang,* Zheng Xie,* Wai-Yeung Wong*

Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202014835

通讯作者

黄维扬教授简介

黄维扬，现为香港理工大学应用科学及纺织学院暂任院长、应用生物及化学科技学系讲座教授和欧雪明能源教授。

1992年获香港大学化学专业一级荣誉学士学位；1995年获香港大学博士学位；1996至1997分别于美国德州农工大学和英国剑桥大学从事博士后研究。现为英国皇家化学会会士、香港化学会主席；长期担任多种国际期刊的编委和国际编委顾问成员： Journal of Materials Chemistry C及Materials Advances 副主编, Topics in Current Chemistry主编和Journal of Organometallic Chemistry编辑等。长期专注于无机化学中金属有机聚合物/配合物的设计、合成及其光电应用等领域的基础与应用研究。2014年起连续七年入选为汤森路透/科睿唯安高被引科学家，H-索引指数为83（Scopus），获英国皇家化学会会士、香港裘槎基金会“优秀科研者奖”、英国皇家化学会“过渡金属化学奖”(首位华人)、国家教育部高校自然科学奖一等奖（排名第一）、亚洲化学会联合会杰出年青化学家奖、“何梁何利基金科学与技术创新奖”、国家自然科学奖二等奖（排名第一）、日本光化学学会亚洲及泛洋洲光化学科学家讲学奖、香港研资局“高级研究学者奖”、国家教育部“长江学者”讲座教授和香港青年科学院创院院士称号等奖项或称号。

https://www.x-mol.com/university/faculty/179911

通讯作者

谢政研究员简介

谢政，中科院理化技术研究所研究员，2004于北京航空航天大学获得博士学位，2009起就职于中科院理化技术研究所。主要从事光电及特种功能纳米杂化材料与器件方面的科研工作，重点研究碳纳米点、石墨烯等二维材料和聚芳炔等富碳光功能材料及其透明杂化材料（光功能杂化玻璃和涂层），发展非线性光学与激光防护、发光转换、光吸收与响应等材料、器件和生物应用。现任Molecules 杂志主题编辑(Topic Editor), 国家自然科学基金和以色列科学基金、北京市和黑龙江省自然科学基金等项目函评/会评专家，美国光学会、中国化学会、中国感光学会等会员。近年来主持国家配套科研项目2项、国家自然科学基金4项、中科院国际人才计划2项、理化所所长基金2项等项目。

通讯作者

王正平教授简介

王正平，1996年本科毕业于山东大学光学系，1999年获山东大学凝聚态物理专业硕士学位，2002年获山东大学凝聚态物理专业博士学位。目前主要研究方向为材料物理，激光与非线性光学。发表SCI论文270余篇，获得30项发明专利授权，曾入选教育部新世纪优秀人才支持计划，获得山东省自然科学杰出青年基金。现为中国光学测试专业委员会委员，中国光学工程学会委员，中国宇航学会光电专委会常务委员，《光学精密工程》杂志编委，《中国测试》杂志编委。

https://www.x-mol.com/university/faculty/68274

第一作者

许林利博士简介

许林利，2010年获中国科学院广州化学研究所博士学位，2010-2012年于中国科学院理化技术研究所从事博士后研究工作，2012-2017年于中国科学院理化技术研究所任助理研究员，2017-至今于香港理工大学任Research Fellow。主要从事高分子材料、二维碳纳米材料、二维金属有机材料等方面的研究。在Chem. Soc. Rev.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Mater.、Coord. Chem. Rev.、ACS Appl. Mater. Inter.等学术期刊上发表论文20余篇，主持国家自然科学基金青年科学基金1项和理化所所长基金1项，参与基金8项，参与专著撰写3部；申请国家发明专利11项，已授权6项。

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