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组成纳米石墨烯的战略

石墨烯因其共同的电学特性而成为下一代碳资料的有力候选者,因而招引了很多研讨人员的广泛爱好。名古屋大学的科学家们现在现已开宣布一种以受控办法构成纳米记载的快速办法。这种简略而有用的纳米石墨烯组成办法有助于生成一系列新式光电子资料,如有机电致发光显现器和太阳能电池。

纳米石墨烯,一维纳米宽的石墨烯条,是由苯单元组成的分子。纳米石墨烯因其共同的电气特性而成为下一代资料(包含光电资料)的有力候选者。纳米技能的这些性质首要取决于它们的宽度,长度和边际结构。因而,十分需求取得结构操控的纳米技能的有用办法。

纳米技能的抱负组成是苯单元的“乐高”拼装,以确认分子的切当数量和形状。可是,现在这种直接办法是不或许的。该团队开发了一种简略的代替办法,并操控纳米石墨烯结构,因为它在三个要害进程中构成。

一种新的组成办法,用于从亚苯基中研讨纳米石墨烯。

首要,经过穿插偶联反响线性拼装简略的苯衍生物。然后,这些苯链经过钯催化剂互相衔接,所述钯催化剂发生具有三个苯环的分子,所述三个苯环以平整的三角形形状结合在一起。这个进程一向向上重复,有用地将环拉紧在一起。

团队开发的立异是完成中心进程的新办法,构成三环三角形单元,构成进一步反响以发生纳米石墨烯分子的中心。衔接苯单元的经典技能运用芳基卤化物作为反响试剂。芳基卤化物是芳族化合物,其间与芳环键合的一个或多个氢原子被卤素原子如氟(F),氯(Cl),溴(Br)或碘(I)替代。这使得苯经过称为二聚化的进程在一个点上衔接,该进程由Fritz Ullmann和Jean Bielecki在1901年发现。但是,当运用化合物亚苯基作为开始资料时,乌尔曼反响不发生纳米石墨烯。

该团队发现,运用钯催化剂可在两个点上完成苯单元之间的衔接,然后供给三个苯环的三角形结构。在每组环的中心构成三亚苯基部分。

“这一发现十分偶尔,研讨员以为这种反响是这种纳米石墨烯组成新办法的要害。”

由简略的苯衍生物经过3步组成纳米石墨烯。

然后该团队使用称为Scholl反响的进程重复该进程并成功组成纳米石墨烯分子。该反响以类似于拉环的苯环的办法进行,其间三亚苯基部分作为中心。

“这项研讨中最困难的部分之一是取得科学依据来证明三亚苯衍生物和纳米石墨烯分子的结构,”首要进行试验的研讨生Yoshito Koga说。“因为咱们小组之前没有人从前处理过三苯和纳米笔记本,我正在经过'试错法'进行研讨。当我第一次看到所需分子的质谱信号以显现质量时,我感到十分振奋。该分子经过MALDI(基质辅佐激光解吸/电离),标明咱们实际上已成功地以受控办法制作纳米石墨烯。“

该团队现已成功组成了各种三亚苯衍生物,例如包含10个苯环,萘(一对稠合的苯环),氮原子和硫原子的分子。这些史无前例的三亚苯衍生物或许用于太阳能电池。

文章转载至大众号:石墨烯雷达

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