Автор AZoNano 14 октября 2020 г.

Новая работа группы ученых во главе с доктором. Куо Ли и Хайян Чжэн из Центра перспективных исследований науки и технологий высокого давления (HPSTAR) в сотрудничестве с доктором Цзин Цзюй из Пекинского университета обнаружили, что полимеризация 1,4-дифенилбутадиина под давлением приводит к образованию кристаллических графитовых нанолент.

Их исследование обеспечивает новую стратегию синтеза объемных кристаллических нанолент графена с упорядочением на атомном уровне и контролируемой шириной. Результат недавно опубликован в Журнале Американского химического общества .

Графитовые наноленты (GNR) представляют собой полоски графена с отличной от нуля шириной запрещенной зоны и демонстрируют большой потенциал применения в области наноразмерных электронных и оптоэлектронных устройств. Запрещенная зона закрыта в зависимости от ее ширины, основной и краевой структур, а также замещения атомных уровней. Таким образом, синтез ГНЛ атомарной точности очень важен.

Метод «снизу вверх», включающий метод синтеза с помощью поверхности и с использованием раствора, является привлекательным протоколом для создания GNR с желаемой структурой. Однако эти два метода не подходят для синтеза объемных кристаллических ЗНЛ. Одним из многообещающих подходов к получению кристаллических продуктов является топохимическая полимеризация в твердом состоянии, которая может быть вызвана в ограниченной кристаллизованной среде под действием внешних физических стимулов (свет, тепло, давление и т. Д.).

К сожалению, типы реакций SSTP ограничены несколькими типами, такими как 1,4-присоединение, [2+2] циклоприсоединение и азид-алкиновое циклоприсоединение. Наиболее широко используемые реакции Дильса-Альдера (DA) и Дегидро-Дильса-Альдера (DDA) для построения нового шестичленного карбоцикла в растворе практически не наблюдаются в твердотельной реакции, поскольку достижение правильной ориентации и расстояния между диеном и диенофил является чрезвычайно сложной задачей.

Полимеризация под давлением (PIP) показала свои уникальные преимущества при синтезе различных новых кристаллических материалов, поскольку давление является наиболее эффективным способом регулирования кристаллической структуры и уменьшения межмолекулярного расстояния реагента. Используя in situ рамановскую и ИК-спектроскопию, авторы обнаружили, что PIP 1,4-дифенилбутадиина (DPB) начинается с неожиданной реакции DDA с фенилом в качестве диенофила вместо реакции 1,4-присоединения между диинами.

Используя несколько передовых технологий, авторы подтвердили, что продукт представляет собой кристаллические кресельные графитовые наноленты. Он имеет структуру графеновой наноленты с sp ³ -углеродами на краю. Мы можем ожидать, что sp ³ углерод может преобразоваться в sp ² -углероды, теряя водород, и четко определенная структура GNR с четким краем кресла и шириной -1 нм будет произведено.

Кроме того, исследователи также выполнили нейтронную дифракцию in situ под высоким давлением для исследования кристаллической структуры DPB при пороговом давлении реакции (10 ГПа), и критическое расстояние этой реакции DDA было определено как 3,2 Å. Основываясь на нескольких количественных расстояниях различных реактивных положений до реакции, они предположили, что в PIP преобладает расстояние реактивных положений, которое отличается от реакции в растворе, в которой доминируют активные функциональные группы.

Дополнительная информация: «Топохимическая реакция дегидро-Дильса-Альдера 1,4-дифенилбутадиина на кристаллические графитовые наноленты» J. Am. Chem. Soc . 2020, DOI: 10.1021 / jacs.0c08274.

Источник: http://hpstar.ac.cn/[19459010visible