摘要：最近，通过多尺度组成单元的自组装或引导组装构建的一系列不同的超晶格，包括零维（0D）纳米团簇和纳米颗粒、一维（1D）纳米棒和纳米线、二维（2D）纳米层和纳米片和混合2D分子组装。

通过化学成分空间调制的超晶格结构，能够制备具有可定制的周期性势场以及可调谐的电子和光学特性的人造材料。

传统半导体超晶格具有一维（1D）可设计的电位调制，可以使高电子迁移率晶体管和量子级联激光器成为可能。

最近，通过多尺度组成单元的自组装或引导组装构建的一系列不同的超晶格，包括零维（0D）纳米团簇和纳米颗粒、一维（1D）纳米棒和纳米线、二维（2D）纳米层和纳米片和混合2D分子组装。

这些自组装的超晶格在2D或三维（3D）中具有周期性结构调制，由于组成单元之间的界面上不可避免的结构无序，往往缺乏原子精度。

2025年2月5日，上海交通大学崔勇教授和加州大学洛杉矶分校段镶锋教授联合浙江工业大学朱艺涵教授在国际顶级期刊Nature发表题为《Metal-halide porous framework superlattices》的研究论文，张文强博士为论文第一作者，崔勇教授、段镶锋教授和朱艺涵教授为论文共同通讯作者。

崔勇，上海交通大学教授，国家杰青，教育部长江学者特聘教授。1999年在中国科学院福建物质结构研究所获博士学位，随后在中国科学技术大学、美国北卡罗莱纳大学和美国芝加哥大学从事博士后研究。崔勇教授的研究方向包括金属-有机多孔材料，有机多孔材料，不对称催化，手性识别与分离，以及手性光学与传感。

段镶锋，加州大学洛杉矶分校终身教授，博士生导师。1997年在中国科学技术大学获学士学位，随后在美国哈佛大学获硕士学位和博士学位，2002年进入美国Nanosys高科技公司工作，是该公司的联合创始人之一，2003年被美国Technology Review评为年度世界百位杰出青年发明家之一，2008年进入加利福尼亚大学洛杉矶分校工作。段镶锋教授的研究方向为包括纳米材料的合成、组装和表征，先进电子和光子材料与器件，能源利用、转化与存储，以及生物医学传感与治疗等。

朱艺涵，浙江工业大学教授，博士生导师，浙江工业大学化学工程学院副院长。2005年在浙江大学获学士学位，2010年在浙江大学获博士学位，2017年在阿卜杜拉国王科技大学从事博士后研究并担任研究科学家。朱艺涵教授主要从事先进电子显微方法学发展和物质科学应用。

在本文中，作者报道了一种由0D、1D和2D组成单元周期性排列组成的多维单晶超晶格的一锅合成法。

作者通过将锆（Ⅳ）金属有机骨架作为宿主模板，利用配位辅助组装策略，成功合成了一系列单晶多孔超晶格，实现金属卤化物亚晶格的定向成核和精确生长。

通过单晶X射线晶体学和高分辨率透射电子显微镜，能够清晰地看出具有确定原子坐标的高阶超晶格结构。

进一步用选定的胺分子处理，可以产生具有高度可调光致发光和光学特性的钙钛矿超晶格。

作者的研究构建了一个单晶多孔超晶格平台，为定制达到传统晶态固体无法实现的电子、光学和量子特性提供了机会。

图1：多维PbI2@MOF超晶格的结构表征

图2：逐步生长过程中中间体的监测

图3：PbI2@MOF超晶格的低剂量低温HR-TEM图像

图4：胺修饰类钙钛矿PbI2@MOFs超晶格的制备及光学表征

综上，作者利用有序的MOF模板，开发了一种一锅合成多功能单晶多孔超晶格的策略。

通过使用一系列具有可定制结构图案的MOF模板，作者证明了金属卤化物结构单元可以被结合到具有各种结构的MOF主体晶格中，形成由0D、1D和2D金属卤化物结构单元组成的高阶超晶格。

SC-XRD和HR-TEM表征了多孔超晶格的原子结构和成核过程。

胺修饰的多孔超晶格表现出与维数相关的光致发光和手性诱导的圆偏振发光。

考虑到MOF模板的结构多样性和无机结构单元的组成丰富性，该研究为具有广泛可调结构和成分调节的广泛3D多孔超晶格开辟了一条途径，实现了传统结晶固体无法达到的可设计物理特性。

Zhang, W., Jiang, H., Liu, Y. et al. Metal-halide porous framework superlattices. Nature (2025).

来源：朱老师讲VASP