张其春课题组如何在二维材料领域实现突破性创新截至2025年，新加坡南洋理工大学张其春教授课题组通过分子工程策略在二维有机晶体制备领域取得系列突破，其开发的有机二维sp2碳共轭框架材料成功解决了传统材料导电率低和结构不稳定的核心痛点，相关成

张其春课题组如何在二维材料领域实现突破性创新

截至2025年，新加坡南洋理工大学张其春教授课题组通过分子工程策略在二维有机晶体制备领域取得系列突破，其开发的有机二维sp2碳共轭框架材料成功解决了传统材料导电率低和结构不稳定的核心痛点，相关成果已发表于《Nature Materials》等顶刊。研究团队创新性地采用"自下而上"的溶液相合成方法，实现了对材料厚度和电子结构的精准调控。

核心技术突破点

区别于传统石墨烯的物理剥离法，课题组开发的分子自组装技术可在室温条件下制备大面积单晶薄膜。通过引入含硫杂环单元，材料载流子迁移率提升至350 cm²V⁻¹s⁻¹，较前期报道提高近20倍。特别值得注意的是，这种材料展现出反常的温度依赖导电特性，在极端环境下仍保持稳定性能。

产业化应用进展

与华为2012实验室的合作项目显示，该类材料在柔性显示屏的透明电极应用中，弯曲测试超过10万次仍保持90%初始导电率。团队正探索其在量子计算中的潜在应用，近期发现的界面超导现象可能为下一代低温电子器件提供新思路。

跨学科研究方法论

课题组采用独特的"计算引导实验"模式，通过机器学习预测超过2000种分子构建单元的组合效能。这种数据驱动的研究范式大幅缩短了材料研发周期，其开发的分子设计算法已开源供学术界使用。同时，团队建立的原位表征平台可实时观测分子自组装过程，为理解晶体生长动力学提供新工具。

Q&A常见问题

该材料与传统二维材料有何本质区别

有机sp2碳框架具有可编程的分子结构，允许通过化学修饰精确调控能带结构，这是石墨烯等单一碳晶格无法实现的。其共价有机框架中的周期性孔隙更利于离子传输，在储能领域优势明显。

产业化过程中的主要技术瓶颈

当前最大挑战在于大面积薄膜的缺陷控制，课题组开发的"自修复生长"技术可将缺陷密度降至0.1%/μm²。另一个关键突破是开发出与CMOS工艺兼容的转印方法，使材料能集成到现有半导体产线。

未来五年可能的应用场景

除柔性电子外，该类材料在神经形态计算芯片和高效催化领域展现独特优势。团队最近发现的拓扑保护边缘态，可能为开发耗散量子比特开辟新路径。