羅馬兩面神(Janus)材料具有兩個不同化學結構或性質的表面，是材料科學的重要研究方向之一。兩種化學組成在同一材料體系中具有明确的分區結構，将導緻特殊的雙重性質，如親水/疏水、極性/非極性等。如何設計全新的Janus材料并實現其普适性和可控性的制備是其中的關鍵問題。

     單層石墨烯是一種自支撐的大分子結構，其所有原子均分布于表面，是制備二維Janus材料的理想模型。通過化學反應對石墨烯進行共價修飾，被認為是一種對石墨烯能帶結構和表界面特性進行調控的有效手段。然而石墨烯完整的二維蜂窩結構和離域的Π鍵使其化學性質非常穩定，難以通過常規的化學反應進行修飾。針對化學惰性的石墨烯，beat365官方网站劉忠範-彭海琳課題組開拓了“石墨烯的光化學能帶工程”的方法(Small 2013)，利用光化學誘發的活性自由基實現了碳-碳鍵的修飾和能帶調控，建立了石墨烯光催化剪紙技術(JACS 2011, 133, 2706)、光氯化加成(ACS Nano 2011, 5 , 5957; Small 2013)和光緻甲基化等新方法。

     最近，該課題組利用石墨烯的光氯化與苯基加成等反應，結合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的輔助轉移技術(JACS 2008, 130, 12612)，實現了單層石墨烯上下表面的非對稱共價修飾，首次成功制備了迄今為止最薄的二維非對稱結構— Janus石墨烯。該方法具備普适性，可以用于制備多種石墨烯雙面非對稱結構。Janus石墨烯将具有高度各向異性和特殊的二維表界面性質。研究發現，由于修飾基團的極性差異，Janus石墨烯上下兩面表現出不同的表面浸潤性。同時，一側的基團修飾對石墨烯另一側的化學反應性影響顯著，這為研究非對稱二維化學反應提供了理想平台。該工作是石墨烯化學修飾領域的一項重要突破，對基于石墨烯衍生物的新型傳感器件、碳基材料表面活性劑的研制以及石墨烯共價修飾的理論研究也有積極意義。部分結果以Article的形式發表在近期的《自然-通訊》 [L.M. Zhang, et al., Nature Commun. 2013, 4, 1443. DOI: 10.1038/ncomms2464 (2013)]，并申請了發明專利。該文章的第一作者是博士研究生張黎明同學，畢業後赴加州大學伯克利分校從事博士後研究。這項工作得到了科技部、國家自然科學基金委和教育部人才基金的資助。