将纳米级孔引入石墨烯片中可以使其从不可渗透的半金属转换为半导体纳米筛。纳米多孔石墨烯在从高性能半导体器件通道到原子薄的分子筛膜的应用是理想的，并且它们的性能高度依赖于原子级孔隙的周期性和可再现性。通过自上而下的光刻方法在石墨烯中实现精确的纳米孔拓扑是具有挑战性的，因为该方法在原子水平上的结构控制较差。而通过自下而上合成的石墨烯纳米带的横向融合可以用来制造原子级精确的纳米级孔。然而，该技术通常在纳米带形成之后需要额外的高温交叉耦合步骤，其固有地产生较差的横向共轭，导致二维材料在机械和电子上的弱连接。近日，加州大学伯克利分校Michael F. Crommie，Felix R. Fischer，Steven G. Louie等报道了一种新颖的自下而上的方法，在初始聚合物形成之后通过一个温和的退火步骤形成完全共轭的纳米多孔石墨烯。
本文要点：
1）作者通过一种表面介导的方法，利用一种新型的交联手柄来制造纳米多孔石墨烯，其可在组成的纳米带之间产生完全共轭的键合，并产生新的扩展态低能带，但是它们的大部分波函数都位于孔隙的外围。
2）作者发现在石墨烯纳米带的整个能带隙内出现界面局域电子态，这些电子态杂化产生弥散的二维低能色散能带。作者表明，根据构成单链纳米带的边缘状态，可以合理化该低能带。
3）这些2D状态在孔周围的定位使该材料特别适合需要电子敏感分子筛的应用。
将π自由基状态控制并纳入2D多孔石墨烯拓扑结构，为探索可调谐孔网络提供了新的可能性。
Peter H. Jacobse, et al. Bottom-up Assembly of Nanoporous Graphene with Emergent Electronic States. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c05235
