新加坡国立大学 图显示了从前体分子到原子级精确环冠状超晶格的转变
(1)前体分子通过使用铜(111)基质进行环脱氢化学过程，形成环烯烃
用钴尖非接触原子力显微镜获得的环冠状超晶格的高分辨率图像
手性戈薇蜂窝点阵示意图
学分:科学进步 新加坡国立大学的科学家设计了一种合成纳米石墨烯分子的新方法，为开发下一代量子器件提供了高产率
表面化学反应在新的有机功能材料的合成中显示出潜力，例如原子级精确的纳米石墨烯
这一策略的核心概念依赖于特定分子前体的合理设计，这些前体随后沿着特定的反应路径进行化学转化，以获得所需的产物
这些纳米石墨烯分子的电子、磁性和光学特性可以被精确调整，用于下一代量子器件的开发
不幸的是，传统的表面辅助合成路线通常涉及一系列具有竞争性反应途径的级联反应
这不可避免地导致许多不希望的产物的形成，并降低产率
目标产物的有限产量对纳米石墨烯的实际应用提出了挑战
由卢炯教授领导的新加坡国立大学研究小组与吴记山教授的研究小组(均来自化学系)合作，开发了一种在铜(111)衬底上合成六角形锯齿边纳米石墨烯的方法
该反应路线依赖于在合理设计的前体分子的相邻位置的甲基基团的强脱氢偶联，接着是在金属基底上的闭环反应
这就形成了难以捉摸的由19个稠合苯环组成的环烯分子
重要的是，这种合成路线允许反应产物的超高收率(高达98%)，这是迄今为止尚未达到的
大量环烯分子和铜基底之间的静电相互作用使得分子能够自组装成扩展的超晶格
该团队使用键分辨扫描探针显微镜测量观察到了这一点
研究人员证明，独特的六边形曲折拓扑结构的环冠，以及他们的周期性静电景观，限制了铜(111)表面的二维(2-D)电子气体
这就产生了一个手性电子戈薇-蜂巢晶格，带有两个出射的电子平带
在六边形和三角形的规则网格中，外接环分子的这种排列在广泛的凝聚态物理中特别有趣，因为它们在实现各种奇异的多体现象中具有良好的潜力，包括反常量子霍尔态、维格纳结晶和拓扑绝缘跃迁
陆教授说:「我们的发现为超高产率合成纳米石墨烯，以及原子级精确制造具有独特电子性质的二维合成晶格，为未来的技术应用，开辟了一条新的途径
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