物理科技生物学-PHYICA

晶体石墨纳米带合成坂本美沙的新策略

纳米技术 2022-06-04 23:58:10

高压科学技术高级研究中心 学分:高压科技高级研究中心 由Drs领导的科学家团队的新工作

高压科学技术高级研究中心的李括和郑海燕与Dr

北京大学的景驹发现1,4-二苯基丁二酮的压力诱导聚合产生结晶石墨纳米带

他们的研究为合成具有原子级有序和可控宽度的晶体石墨烯纳米带提供了新的策略

该结果最近发表在《美国化学学会杂志》上

石墨纳米带是石墨烯带,具有非零带隙,在纳米电子和光电器件领域显示出巨大的应用潜力

带隙与它的宽度、主链和边缘结构以及原子级替换有关

因此,合成原子级精确的GNRs是非常关键的

“自下而上”的方法,包括表面辅助和溶液介导的合成方法,是一个有吸引力的协议,以构建所需的结构

然而,这两种方法都不适合合成块状晶体

获得结晶产物的一种有希望的方法是固态拓扑化学聚合,其可以在外部物理刺激(光、热、压力等)下在受限的结晶环境中诱导

)

不幸的是,SSTP的反应类型仅限于几种,如1,4-加成,[2+2]环加成和叠氮炔环加成

最广泛使用的在溶液中构建新的六元碳环的第尔斯-阿尔德反应和脱氢-第尔斯-阿尔德反应在固态反应中很少见到,因为在二烯和亲二烯体之间实现合适的取向和距离是极其困难的

压力诱导聚合在各种新型晶体材料的合成中显示出其独特的优势,因为压力是调节晶体结构和压缩反应物分子间距离的最有效方法

利用原位拉曼光谱和红外光谱,作者发现1,4-二苯基丁二炔(DPB)的加成反应是由一个意想不到的以苯基为亲二烯体的直接加成反应开始的,而不是二炔之间的1,4-加成反应

通过使用多种尖端技术,作者证实该产品是结晶扶手椅型石墨纳米带

它有一个边缘带有sp3碳的石墨烯纳米带结构

我们可以预期sp3碳可以通过失去氢而转化为sp2碳,并且将产生具有清晰扶手椅边缘和1 nm宽度的明确定义的GNR结构

此外,研究人员还进行了原位高压中子衍射,以探索在反应阈值压力(1 0 GPa)下DPB的晶体结构,该DDA反应的临界距离被确定为3

2 Å

基于反应前不同反应位置的几个定量距离,他们提出PIP由反应位置的距离决定,这不同于由官能团的活性决定的溶液反应

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