上海交通大学杨胜团队AM：富勒烯手拉手，二维聚合C₆₀实现快速批量制备！

超原子——这些由同质或异质原子精密构筑的人造团簇，正以电荷、尺寸与组分的可编程性颠覆传统材料的性能边界。在过去十年中，二维超原子组装研究崭露头角，其分子轨道在团簇内外的多重耦合催生出独特的分层电子构型，所展现的量子限制效应与集体激发行为，使光、电、磁性质突破传统二维材料的理论极限。

而在碳基材料的微观世界中，低维结构的构筑长期困囿于单一原子单元的重复堆砌。这一范式被二维聚合富勒烯的出现打破：由共价键连的富勒烯超原子团簇构筑的层级网络，不仅创造出全碳半导体家族的全新分支，更赋予材料电子态的“元胞-超晶格”双级调控维度。遗憾的是，由于缺乏一种高效、可扩展的二维聚合C ₆₀ 的合成方法，致使这一材料的多功能应用潜力仍未被充分挖掘。

日前， 上海交通大学 杨胜 团队联合中国科学院微电子研究所 李蒙蒙 团队 开发了一种基于层状富勒烯超晶格的氢辅助电化学剥离策略，以实现二维聚合C ₆₀ 的快速、批量合成 。 剥离得到的二维聚合C ₆₀ 具有完整的晶体结构，平均横向尺寸高达52.5 µm ² ，单层率大于30%，平均厚度为2.1 nm。作为概念验证，基于此的薄膜光电探测器显示出405至1200 nm的宽谱光响应。这种高效且可扩展的剥离方法为基于二维聚合物C ₆₀ 的多功能复合材料和光电子器件的发展提供了巨大的潜力。该研究以题为“ Electrochemical Synthesis of 2D Polymeric Fullerene for Broadband Photodetection ”的论文发表在最新一期《 Advanced Materials 》上。

【Mg ₄ C ₆₀ 晶体的电化学剥离及机理】

研究团队开发了一种两端式双温区化学气相传输（CVT）策略来制备适合电化学剥离的大尺寸Mg ₄ C ₆₀ 晶体，并在双电极体系中对大块Mg ₄ C ₆₀ 晶体进行阴极电化学插层。除了季铵离子（TBA ⁺ ）的插入外，质子（HSO ₄ ⁻ ）的原位还原在二维聚合C ₆₀ 的剥离中起着重要作用。由于Mg ₄ C ₆₀ 晶体的层间相互作用较强，在初始阶段较大的阳离子插层并不均匀。相比之下，H ⁺ 离子更容易渗透到层间，随后的还原破坏了有序的层间结构，为TBA ⁺ 阳离子的快速均匀嵌入创造了空间，促进了几层甚至单层的精确分离。此外，阴极的氢辅助层间膨胀也防止了不必要的氧化发生，保证了二维聚合C ₆₀ 的结构完整性。该策略在2小时内实现了高达83%的剥离效率，实验室规模产量高达5 g/天，为研究人员进一步探索这种神奇材料的性质创造了条件。