由Drs。博士領(lǐng)導(dǎo)的一組科學(xué)家的新工作。高壓科學(xué)技術(shù)高級(jí)研究中心(HPSTAR)的Lio Li和Zheng Haiyan與北京大學(xué)的Jing Jing博士合作發(fā)現(xiàn)，壓力誘導(dǎo)的1,4-二苯基丁二炔聚合可產(chǎn)生結(jié)晶石墨納米帶。他們的研究提供了一種新的策略來(lái)合成具有原子級(jí)有序和可控制寬度的晶體本體石墨烯納米帶。該結(jié)果最近發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。

石墨納米帶(GNR)是帶狀石墨烯，其帶隙不為零，在納米級(jí)電子和光電器件領(lǐng)域顯示出巨大的潛在應(yīng)用前景。帶隙的閉合與其寬度，主鏈和邊緣結(jié)構(gòu)以及原子能級(jí)的取代有關(guān)。因此，原子上精確的GNR的合成非常關(guān)鍵。包括表面輔助和溶液介導(dǎo)的合成方法在內(nèi)的“自下而上”方法是構(gòu)建具有所需結(jié)構(gòu)的GNR的誘人方法。但是，這兩種方法均不適用于合成大量晶體GNR。

獲得晶體產(chǎn)物的一種有前途的方法是固態(tài)拓?fù)浠瘜W(xué)聚合，其可以在外部物理刺激(光，熱，壓力等)的受限結(jié)晶環(huán)境中引發(fā)。不幸的是，SSTP的反應(yīng)類型限于幾種類型，例如1，4-加成，[2 + 2]環(huán)加成和疊氮化物-炔烴環(huán)加成。在固相反應(yīng)中幾乎看不到用于在溶液中構(gòu)建新的六元碳環(huán)的最廣泛使用的Diels-Alder(DA)和Dehydro-Diels-Alder(DDA)反應(yīng)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了適當(dāng)?shù)姆较蚝投┡c二烯之間的距離親二烯體極具挑戰(zhàn)性。

壓力誘導(dǎo)聚合(PIP)在合成各種新型晶體材料中已顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閴毫κ钦{(diào)節(jié)晶體結(jié)構(gòu)和壓縮反應(yīng)物的分子間距離的最有效方法。通過(guò)使用原位拉曼光譜和紅外光譜，作者發(fā)現(xiàn)1,4-二苯基丁二炔(DPB)的PIP通過(guò)意外的DDA反應(yīng)與苯基作為親二烯體而不是二炔之間的1,4-加成反應(yīng)開(kāi)始。通過(guò)使用多種前沿技術(shù)，作者證實(shí)了該產(chǎn)品是結(jié)晶扶手椅石墨納米帶。它具有在邊緣帶有sp 3-碳的石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)。我們可以預(yù)期sp 3的碳可以轉(zhuǎn)化為sp 2通過(guò)損失氫產(chǎn)生碳，并產(chǎn)生清晰的扶手椅邊緣和寬度為1 nm的輪廓分明的GNR結(jié)構(gòu)。

此外，研究人員還進(jìn)行了原位高壓中子衍射，研究了在反應(yīng)閾值壓力(10 GPa)下DPB的晶體結(jié)構(gòu)，該DDA反應(yīng)的臨界距離確定為3.2?；诜磻?yīng)之前不同反應(yīng)位置的幾個(gè)定量距離，他們提出PIP由反應(yīng)位置的距離決定，這不同于以官能團(tuán)的活性為主的溶液反應(yīng)。