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 例如石墨烯這樣的二維碳材料，因為有較大的橫向尺寸和特定的分子結構而具有不同的理化特性。其中具有高比表面積，大孔體積和優異電導率的中孔碳膜，被廣泛應用在催化，儲能和傳感等眾多領域。得益于超高的橫縱比，人們認為構建高滲透的二維薄膜并使其在適當的時間進行處理是充分發揮其潛力的必要條件。得益于垂直介孔結構的高度可達性，學者們一直致力于構建垂直取向的中孔結構以實現高分子調節和直接運輸。然而，目前主要依靠電化學輔助、強磁場或其他外部輔助手段來構建具有大垂直介孔通道的定向介孔膜的策略并不令人滿意。研究者們開發了嵌段共聚物自組裝的方法來制備二維介孔材料，該材料可以在沒有外力幫助的情況下形成定向介孔通道。該方法被進一步擴展用于制備各種取向的介孔結構，如樹枝狀、梯形介孔。另外還有一些聚合物相分離的方法，但是這些方法局限于使用二氧化硅或者絕緣聚合物材料，這使得這樣制備的介孔碳膜導電性較差從而限制了在電化學方向的探索。最重要的是，沒有一種合成方法可以獲得在單膠束水平上超高可控性的垂直介孔膜，主要是由于他們嚴格的要求和對自組裝程序的了解不足。綜上所述，通過一種簡單可控的方法精確制備具有垂直介孔結構且導電性優異的有序介孔碳膜是非常必要的。

近日，復旦大學趙東元院士課題組設計了一種簡單且通用的單膠束組裝方法，用于精確控制在多種襯底上進行厘米級垂直有序介孔碳膜的合成。這種垂直介孔結構可以在固液界面上組裝，使用兩親性三嵌段共聚物作為模板，多巴胺作為碳源以及三甲基苯作為融合劑和溶脹劑，并且介導單分子膠束融合成圓柱膠束。通過此法制備的介孔碳膜，具有優良的高介孔性，高比表面積（472 m2g–1），孔尺寸達到到9.1nm。這種定向組裝過程可以在單膠束水平上進行高度調控，從而實現從單層到多層的介孔的精確厚度控制，以及從8.4到13.5nm的孔徑控制。與傳統的多孔碳膜傳感器相比，有垂直介孔通道的碳膜具有高滲透性，由此展現出更低的檢測極限（50 nmolL-1）和更高的多巴胺檢測靈敏度。并且此方法具有普適性，適用于多種襯底和材料，有實現更多的潛在應用可能性，例如過濾、傳感和催化。本文以“Precisely Controlled Vertical Alignment in Mesostructured Carbon Thin Films for Efficient Electrochemical Sensing”為題，發表在最新的《ACS NANO》上。

文章亮點：

1. 通過簡單的制備方法即可合成可控、有序以及垂直排列的厘米級介孔碳膜，并且方法具有普適性，適用于多種襯底和材料。

2．合成的介孔碳膜可以在單分子膠束水平上進行精準的高度調控，同時介孔的孔徑也可以進行精準調控。

3. 合成的介孔碳膜擁有高比表面積（472 m2g–1）和極低的檢測極限（50 nmolL-1）。