第一作者：Michael L。 Aubrey， Abraham Saldivar Valdes
通訊作者：Hemamala I。 Karunadasa
通訊單位：斯坦福大學化學系
不同的二維（2D）結構（如石墨烯和MoS2）的精確堆疊為二維材料領域注入了新的活力，揭示了其介面上的奇異現象。這些獨特的介面通常是用機械或基於沉積的方法來構建一個異質結構，一次一個單層。相比之下，自組裝是一種可擴充套件的技術，複雜的材料可以在溶液中選擇性地形成。最近，斯坦福大學化學系Hemamala I。 Karunadasa課題組在國際知名期刊
“Nature
“發表題為“
Directed assembly of layered perovskite heterostructures as single crystals
”的研究論文。在這裡，他們展示了一種在水溶液中將層狀鈣鈦礦-非鈣鈦礦異質結構自組裝成大單晶的合成策略。使用雙功能有機分子作為導向基團，他們分離出了六種層狀異質結，這些異質結是以不同無機晶格的鈣鈦礦的交錯形式形成的，以前不知道它們會與鈣鈦礦結晶。在許多情況下，這些互生晶格是典型無機結構型別的二維同系物。據他們所知，這些化合物是第一個使用有機模板形成的層狀鈣鈦礦異質結，並透過單晶X射線衍射進行表徵。值得注意的是，這種無機結構的交錯可以明顯地改變能帶結構。光學資料和第一性原理計算表明，鈣鈦礦和互生層之間的實質性耦合導致了分佈在兩個子晶格的新的電子轉變。鑑於鹵化物鈣鈦礦的技術前景，這種直觀的合成路線為在水中自組裝的豐富結構的複雜半導體的定向合成奠定了基礎。
圖1：靶向生長鈣鈦礦共生的反應設計方案。淺藍色顯示了鈣鈦礦晶格的圖示，綠色顯示了假想的、晶格匹配的結構。鈣鈦礦和共生結構的模板官能團（插圖）分別用藍色和黃色的圓圈表示。
圖2：a-c，帶有烷基銨-氧酸有機模板的層狀銅氯鈣鈦礦的單晶結構。(RCOOH)2CuCl4 (a), (RPO(OH)2)2CuCl4 (b) 和 (H3O)2(Taurine)2CuCl4 (c). d, Li2(Taurine)2CuCl4的單晶結構，透過H3O+與Li+的概念性離子交換，它與(H3O)2(Taurine)2CuCl4相關（插圖）。青色、淺綠色、灰色、藍色、白色、紅色、黃色、粉紅色和淺藍色的球體分別代表Cu、Cl、C、N、H、O、S、P和Li原子。
圖3：a-c，新增烷基銨鹽、硫酸鹽或水可獲得母體三維結構（a）的分層衍生物（b）。母體過氧化物RbCuCl3是未知的，但RbCuF3是已知的。在一個分子中包含兩個官能團（烷基銨和烷基磺酸鹽），指導了單晶異質結構的形成（c）。Li、Cu、Mg、Rb、K、Cl、S、O、C、N和H原子分別顯示為淺藍色、茶色、綠色、淺灰色、粉紅色、石灰綠色、黃色、紅色、深灰色、藍色和白色球體。為了清晰起見，Li2（牛磺酸）2CuCl4和（Mg（H2O）2）（牛磺酸）2CuCl4中CuCl4多面體的無序Jahn-Teller變形沒有被描繪出來。
圖4：
a, b, (PbBr2)2(AMTP)2PbBr4（a）和(Pb2Cl2)(CYS)2PbCl4（b）的單晶X射線衍射結構。插圖顯示了AMTP+和CYS與生長間的配合。Pb、Cl、Br、S、C、O和N原子分別顯示為淺藍色、石灰綠色、橙色、黃色、灰色、紅色和藍色球體。鈣鈦礦和PbX2-like亞晶格分別用淺藍色和黃色陰影顯示。c, d, (PbBr2)2(AMTP)2PbBr4(c)和(Pb2Cl2)(CYS)2PbCl4(d)的DFT-PBE帶結構，來自鈣鈦礦和共生晶格的軌道貢獻分別以藍色和黃色顯示。e, f, (PbBr2)2(AMTP)2PbBr4(e)和(Pb2Cl2)(CYS)2PbCl4(f)的實驗（灰線）和計算的吸收光譜，有（GW-BSE，紅線）和沒有（GW，紅色虛線）電子-空穴相互作用。g, h, 代表(PbBr2)2(AMTP)2PbBr4(g)和(Pb2Cl2)(CYS)2PbCl4(h)的最低層光學活性激子的空間分佈的等值面；詳見方法。
論文主要通訊作者主頁：
https：//web。stanford。edu/group/karunadasalab/
