近日，我院河南省量子功能材料国际联合实验室贾瑜教授团队和中国科学技大学张振宇教授、美国伦斯勒理工学院张绳百教授等合作，在二维纳米孔状材料的计算设计与预言研究方面取得重要进展，相关成果在线发表在期刊《Nanoscale》（影响因子7.233）（论文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2018/nr/c8nr02877j）。团队成员朱志立副教授为论文第一作者，贾瑜、张绳百、张振宇教授为共同通讯作者。

随着石墨烯、磷烯等二维单层材料的发现和不断研究的深入，人们开始关注在这些二维单层的基础上实现新的超结构，如石墨炔等。这种材料的特点表现在层状材料中具有较大的周期性排列空洞。前期的研究标明，这些空洞的存在，可以很大程度地提高光催化、储能、分离分子等方面的性能，也在下一代DNA测序方面具有诱人应用前景。鉴于此，设计具有尺寸可调的二维纳米孔状材料具有重要的科学意义与潜在应用。

朱志立副教授与合作者采用基于密度泛函的第一性原理计算方法，开展了多孔单质材料的计算设计研究。他们发现红磷体相在二维极限下，倾向于形成具有周期性“窗格子”形状的二维纳米孔，且在能量上表现出很高的稳定性。值得指出的是，这些纳米孔结构的尺寸可调，大小可以在7 Å至14 Å之间。他们还发现，这些结构还表现出比单层黑磷更优异的化学稳定性，体现在室温下具有非常强的抗氧化能力，并且在水中能够保持非常好的结构稳定性。鉴于其优异的结构及化学稳定性，这些纳米孔状结构有望为下一代DNA测序的平台建设提供新的材料选择。论文接受后，得到该领域同行的广泛关注，并入选《Nanoscale》期刊2018年度热点关注论文（http://pubs.rsc.org/en/journals/articlecollectionlanding?sercode=nr&themeid=14c5c2f5-6355-4a69-b9d2-cb911fc4e70d）。

                     左图：理论预言的多空二维磷结构；       右图：二维多空结构对应的能带特征。

该研究工作得到郑州大学物理学科推进计划、国家自然科学基金和河南省自然科学基金的支持。