理化所等在有機合成新型碳基納米材料研究中取得進展

作者: 2016年08月31日 來源: 瀏覽量:
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近期,中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究團隊聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、北京大學(xué)的科研人員利用光化學(xué)和有機化學(xué)的合成手段,在精確構(gòu)建新型碳基納米材料研究中取得新進展。   大規(guī)模精確制備碳基納米材料是材料合成

  近期,中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究團隊聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、北京大學(xué)的科研人員利用光化學(xué)和有機化學(xué)的合成手段,在精確構(gòu)建新型碳基納米材料研究中取得新進展。

  大規(guī)模精確制備碳基納米材料是材料合成領(lǐng)域的重要科學(xué)問題,這為發(fā)揮有機化學(xué)在合成復(fù)雜含碳分子方面的優(yōu)勢提供了創(chuàng)新機遇。該研究原創(chuàng)性地利用蒽光二聚體的剛性彎折結(jié)構(gòu)作為中心合成單元,借助過渡金屬促進的偶聯(lián)反應(yīng)等方法高效合成具有數(shù)字8形狀的高度扭曲芳香族雙環(huán)分子1;進而利用蒽二聚反應(yīng)的可逆性在加熱條件下實現(xiàn)擴環(huán),完成非平面芳香環(huán)系的構(gòu)建并精確合成碳納米環(huán)分子2(圖1)。實驗和理論研究結(jié)果表明分子2在室溫下可在螺旋型和扶手椅型碳納米管的結(jié)構(gòu)單元之間快速轉(zhuǎn)換(圖2)。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(zhì)和較高的光量子效率,為進一步合成工作以及優(yōu)化材料性質(zhì)奠定了良好基礎(chǔ)。

  相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際化學(xué)期刊《美國化學(xué)會志》(Synthesis of Oligoparaphenylene-Derived Nanohoops Employing an Anthracene Photodimerization−Cycloreversion Strategy,J. Am. Chem. Soc.2016, 138, DOI: 10.1021/jacs.6b07673)。理化所研究員叢歡是該論文的通訊作者并主導(dǎo)研究工作;復(fù)旦大學(xué)楊笑迪作為共同通訊作者進行了理論計算工作;叢歡課題組博士后黃澤傲是該論文的第一作者。

  相關(guān)研究工作得到了中科院能源化學(xué)先導(dǎo)專項、國家自然科學(xué)基金委面上項目、中組部“千人計劃”青年人才項目和理化所所長基金的大力支持。

圖1.利用光化學(xué)和有機化學(xué)的合成方法精確構(gòu)建新型碳基納米材料 

圖2.納米環(huán)分子2作為碳納米管結(jié)構(gòu)單元的理論優(yōu)勢構(gòu)象 

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