1953年DNA结构的发现是现代生物学和材料科学的一个关键里程碑。受生物分子启发，人们修饰DNA的一级结构，可以构建各种新型超分子和具有螺旋结构的材料，并借助它们所具有的独特物理性能，应用于药物开发、人造生命和功能材料等领域。在无机材料体系中，具有原子尺度双螺旋结构的非碳材料仍有待探索：理论预测的具有原子级双螺旋结构的LiP尚未被实验合成；S、Se或Li₃PO₄构成的小型双螺旋体系的制备需要含碳模板；自下而上的策略如分子、纳米颗粒自组装得到的CdTe、CdS或GaN的螺旋结构未能达到原子级；自上而下的策略例如液相剥离得到的Au/Ag纳米线或Si微米管缺少合理的双螺旋结构模型。2016年，Nilges课题组利用化学气相传输法(CVT)合成黑磷的过程中意外地在副产物中发现了一种针状晶体，后来被确定为SnIP(tin iodide phosphide)，被证明是第一例实验合成的具有原子级双螺旋结构的无机化合物。SnIP及其部分衍生物的双螺旋结构和半导体特性可使其应用于能量转换器件、光催化等领域。

在本综述中，清华大学化学系严清峰课题组系统性地总结了具有原子级双螺旋结构半导体SnIP的最新研究进展。SnIP是MXPn型化合物的一员，其中M、X和Pn元素分别属于第四、第七和第五主族。量子化学计算确定了31种MXPn的半导体。尽管只有少数几种已通过实验合成，但机理研究揭示MXPn可遵循动力学控制的途径来合成。SnIP晶体为单斜P2/c空间群，螺旋的[P]链以配位键联结在另一条螺旋的[SnI]链内部；1.86 eV的间接带隙和14.9 GPa的杨氏模量预示其是一种柔性半导体材料。SnIP单晶可由红磷、锡和二碘化锡前驱体通过CVT方法制备，密度泛函计算推测反应历程中决定双螺旋旋向的因素和更有利于SnIP形成的温度区间。理论计算预测MXPn的带隙多处于1.2~1.8 eV之间，其中过半的MXPn将具有双螺旋结构，但在SnIP以外目前只有SnBrP被成功合成，却也因层错和孪晶未能明确其晶体结构。此外作者还综述了SnIP/CNFCl、SnIP@TiO₂等复合材料对SnIP光催化裂解水性能的改进。最后，本文展望了SnIP这种具有独特纳米结构的半导体材料未来发展需要解决的问题：(1)SnIP高产率和高纯度的合成；(2)光催化裂解水反应中，SnIP在水性电解质中的稳定性问题；(3)选择性合成单手性的SnIP双螺旋；(4)MXPn及其复合材料的特性和应用研究。

图1.SnIP的晶体结构、物理性质、合成策略、应用以及基于SnIP的复合材料。

MudussarAli, 文章第一作者，为清华大学化学系在读博士生。

严清峰，清华大学化学系长聘副教授，博士生导师。已发表SCI论文150余篇，申请和授权专利8项，专利成果转让1项。曾主持韩国Samsung公司“全球研究拓展项目计划（GRO）”项目、国家自然科学基金重大研究计划培育项目、面上项目和青年基金、中国航天科工集团预研项目、教育部霍英东青年教师基金、清华大学自主科研计划、教育部博士学科点专项科研基金等多个项目。严清峰课题组的主要研究领域为功能晶体材料和材料化学，近期专注于单质磷、金属卤化物钙钛矿等功能晶体的生长、性质、器件与应用研究。

Ali M, Zhang B, Khurram M, et al. SnIP-type atomic-scale inorganic double-helix semiconductors: Synthesis, properties, and applications. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-023-5995-1.

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