有機合成新型碳基納米材料研究取得新進展

發布時間:2016-09-22      點擊:

近期,中國科學院理化技術研究所超分子光化學研究團隊聯合復旦大學、北京大學的科研人員利用光化學和有機化學的合成手段,在精確構建新型碳基納米材料研究中取得新進展。相關研究成果已發表于國際化學期刊《美國化學會志》。

   大規模精確制備碳基納米材料一直是材料合成領域的重要科學問題,這為發揮有機化學在合成復雜含碳分子方面的優勢提供了創新機遇。

   該研究原創性地利用蒽光二聚體的剛性彎折結構作為中心合成單元,借助過渡金屬促進的偶聯反應等方法高效合成具有數字“8”形狀的高度扭曲芳香族雙環分子;進而利用蒽二聚反應的可逆性在加熱條件下實現擴環,完成非平面芳香環系的構建并精確合成碳納米環分子。

   該論文的通訊作者,同時也是主導該研究工作的理化所研究員叢歡告訴《中國科學報》記者,他們的實驗和理論研究結果表明碳納米環分子在室溫下可在螺旋型和扶手椅型碳納米管的結構單元之間快速轉換。上述兩個共軛納米分子均為首次合成,并具有獨特的光電性質和較高的光量子效率,為進一步合成工作以及優化材料性質奠定了良好基礎。

   叢歡解釋,此類有機合成的新型碳基納米材料,核心結構特征與合成難點在于將原本平面的芳香環通過有機合成的手段實現彎折,成為了一個大環分子。

   “這樣的結構使分子在光化學和電化學方面具有獨特的性質,如熒光量子產率較高,進而可作為有機半導體、光電材料開展進一步研究。”此外,叢歡表示,碳納米管的精確合成至今還是材料科學領域前沿的重要科學問題,這類分子作為碳納米管的最小結構單元得到可控的大量制備,為課題組進一步研究利用有機合成手段合成更復雜的碳基納米材料,甚至是碳納米管的精確全合成方面奠定了良好的工作基礎。

來源:中國科學報 作者:馬卓敏

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