杂化材料开启石墨烯应用新天地！

材料牛注：目前，慕尼黑理工大学（TUM）的一个研究团队已经成功地将石墨烯与卟啉交联，这是人们首次将功能分子与石墨烯交联，有望推动石墨烯应用的快速发展！

一直以来，科学家都将石墨烯视为一种神奇的材料，为了加速石墨烯在商业应用的发展步伐，与之相关研究如火如荼的进行着。日前，慕尼黑理工大学（TUM）的一个研究团队成功地将石墨烯与卟啉交联，构成新的杂化结构，可拓宽石墨烯的应用领域。

就如在光合作用中发挥核心作用的叶绿素一样，卟啉由于其显著的功能特性被众人熟知。新的杂化结构，可用于分子电子技术领域、催化领域甚至是传感器。

另外，几乎没有任何一种材料可以与石墨烯相媲美，它柔软、透明、极薄，同时，它具有非常高的抗张强度和导电性，是各种应用领域的理想材料。然而，如果使用石墨烯来捕获太阳能或充当气体传感器，则需要其具备其它特殊的性能。这些性能则可以通过融合功能分子与碳层实现。

早先的研究中，科学家们主要将研究重点放在用湿化学方法将分子附着在材料表面实现功能分子与碳层的结合。而此次，功能界面与分子工程教授Wilhelm Auwärter和他的同事决定采取一种不同的方法枝连分子：在超高真空环境下，他们使用石墨烯表面银的催化性能来链接卟啉分子。加热时，卟啉分子周围失去氢原子，同时在石墨烯的边缘形成新键，且该方法可控。

Auwärter教授说：“这个方法创建了一个干净的、可控的环境。我们可以准确的看到，分子键是什么样的以及发生了什么类型的键合反应。”

研究人员使用最新的现代原子力显微镜描绘单个分子的化学结构，即原子“骨架”。科学家们第一次成功地将功能性分子枝接到石墨烯共价键边缘，并且形成了稳定的化学键。Auwärter提出：“我们只想要修饰材料的边缘，这样才能保证石墨烯的优异性能不被破坏。”

卟啉在血红蛋白中是负责输送氧气的，考虑到卟啉分子的特殊性能，研究人员选择其作为石墨烯的枝接分子。分子的属性主要取决于中心金属，改变中心金属，可使分子承担各种不同的任务，比如与氧气和二氧化碳等气体分子的特异性结合。

在不久的将来，这种新的方法可应用到石墨烯与其他分子的枝连。研究人员还希望可以更好的控制反应，通过连接分子的碳纳米结构，如石墨烯带，实现有针对性的修饰。这些纳米结构都会在电子应用方面发挥至关重要的作用。

原文链接：Hybrid material opens the door to new possibilities in graphene applications。

文献链接： Fusing tetrapyrroles to graphene edges by surface-assisted covalent coupling。

本文由材料人编辑部杨洪期提供素材，王飞编译，丁菲菲审核，点我加入材料人编辑部。