高分子：有機二次元ファンデルワールスヘテロ構造

グラフェンや無機二次元（2D）結晶に基づくファンデルワールスヘテロ構造は、層間結合の精巧な制御や、創発的な電子現象および光学現象の実現を可能にする。しかし、この概念を有機2D結晶へ拡張することは、格子レジストリをフラストレートさせる弱く方向性のない層間相互作用によって阻まれてきた。今回我々は、2D高分子（ポリマー）からなる有機ファンデルワールスヘテロ構造において、プログラム可能な格子設計に向けたボトムアップ戦略を提示する。水面上での逐次的な集合によって、化学的に異なる2Dポリマーを1層ずつ、明確な格子レジストリ、積層順序、厚さを規定して積み重ねることが可能になり、格子整合ヘテロ構造と、格子不整合を制御したヘテロ構造の両方が得られた。構造の特性評価によって、格子が整合した系と不整合が小さい系での整合エピタキシーが認められた一方、不整合が大きい界面ではモアレ構造と、ひずみを緩和する変形が認められた。超高速分光法からは効率の高い界面電荷分離が実証され、第一原理計算からは、界面の双極子の配向に起因するビルトイン電場と界面電位ステップが明らかになった。デバイスは、10⁷を超えるダイオード様の整流比を示し、その値は格子不整合の増大に伴って系統的に低下した。これにより、有機2Dポリマーのファンデルワールスヘテロ構造が、（オプト）エレクトロニクス現象や量子現象に向けた、格子設計に基づくプラットフォームとして確立される。

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