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为解决二维有机横向异质结构（OLHs）可控合成难题，研究人员采用级联策略，制备出多色发射 OLHs，助力有机光电子发展。
在科技飞速发展的今天，光电子领域就像一座充满无限可能的宝藏矿山，吸引着无数科研人员去探索挖掘。二维（2D）异质结构作为其中一颗璀璨的 “明珠”，在信号调制、能量存储、光检测等诸多方面展现出巨大的应用潜力，成为科研界的热门研究对象。与单一成分的 2D 材料相比，它就像是一个功能强大的 “变形金刚”，拥有可调节的特性、多功能性以及高集成度等独特优势。
起初，2D 异质结构的发展主要集中在无机材料领域，像过渡金属二硫化物、黑磷等，这些无机材料构建的异质结构确实带来了许多令人惊喜的独特性能和应用前景。然而，无机 2D 异质结构的横向外延生长就像是被戴上了一副 “枷锁”—— 对不同组分之间的晶格匹配要求极为苛刻，这大大限制了元素的选择范围，阻碍了其进一步发展。
有机分子的出现，为 2D 异质结构的研究带来了新的曙光。有机 2D 晶体凭借其大表面积、长程周期性有序以及可调节的物理化学性质等优异特性，在光电子领域大放异彩，被视为开发具有复杂分层结构 2D 异质结构的理想材料，有望实现波导、调制器、激光器和电路等多种光电子功能。特别是构建具有红 - 绿 - 蓝（RGB）发射的 2D 异质结构，更是被看作是可见光谱内信号传输的理想载体。
但有机横向异质结构（OLHs）的合成也并非一帆风顺。它基于高度晶格匹配分子之间的顺序外延生长，这使得选择合适的分子系统和设计多结异质结构的光学性质成为了巨大挑战，急需一种更通用的制备方法来合成具有选择性区域和多色发射的 2D OLHs。
为了攻克这些难题，来自苏州大学等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们采用了一种级联策略，基于 2,6 - 二苯基蒽（DPA）和并五苯（PEN）分子，在 OLHs 的外延生长过程中巧妙地结合了非均匀掺杂方法和光致氧化路线，成功制备出具有面内选择性发射区域的 2D OLHs。这一成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为有机光电子领域的发展注入了新的活力。
研究人员在这项研究中主要运用了以下几种关键技术方法：一是溶液自组装法，通过该方法制备出 DPA 血小板、PEN 掺杂的 DPA 血小板以及不同类型的 OLHs 血小板；二是多种表征技术，如荧光显微镜（FM）、光致发光（PL）光谱、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等，这些技术帮助研究人员对样品的形貌、结构和光学性质进行了全面深入的分析。
下面让我们详细看看研究的具体成果：
- 分子体系兼容性研究：研究人员选择 DPA 和 PEN 作为主客体分子体系，它们展现出高度的兼容性。DPA 晶体属于 P 21/c 空间群和单斜晶系，PEN 晶体属于 P - 1 空间群和三斜晶系，且二者具有相同的交叉偶极堆叠模式，PEN 分子相对较小的尺寸保证了其在掺杂过程中不会引入过大的空间位阻，不会终止后续的异质外延生长过程。
- 制备不同发射类型的 OLHs：通过溶液自组装法和调控掺杂比例、光照条件等，研究人员制备出了多种具有不同发射特性的 OLHs。例如，OLH - 1 血小板呈现红 - 蓝发射，其中心为红色发射，边缘为蓝色发射，PL 映射图像和光谱等表征显示出 PEN 在其中的非均匀分布；OLH - 2 血小板实现了红 - 绿发射，这是通过在 PEN 掺杂的 DPA 核生长过程中引入光致氧化过程实现的，光致氧化使 PEN 转变为 6,13 - 并五苯醌（PENO），从而导致发光变化；基于 OLH - 1 和 OLH - 2 的制备方法，研究人员进一步合成了 RGB 集成的 OLH - 3 血小板，它从内到外呈现红、绿、蓝发射。
- OLHs 的性能研究：研究发现，制备得到的 OLHs 血小板的厚度和尺寸表现出明显的温度依赖性，随着结晶温度的升高，血小板厚度减小，边长增大。此外，这些 OLHs 具有 2D 波导特性，基于其独特的横向多结结构，光子能够传输并输出到晶体的四个边缘，展现出多端口输出优势。而且，它们还具备光学多模信号转换功能，不同的激发位置会产生不同的信号输出，可作为光学多模信号转换器应用于有机光子器件中。
在研究结论和讨论部分，研究人员成功采用级联策略合成了一系列具有横向多结结构和选择性多色发射的 2D OLHs。光致氧化过程的引入实现了从 PEN 到 PENO 的转变，进而产生 RGB 集成发射。同时，OLHs 的尺寸与温度呈正相关，厚度与温度呈负相关。其位置依赖的信号输出性能证明了 OLHs 可作为光学多模转换器用于信号调谐，这不仅揭示了 OLHs 的光学性质，还为下一代光电子材料的发展提供了新的方法和思路，在有机光电子领域具有重要的理论意义和应用价值，有望推动该领域迈向新的高度。
