分析測(cè)試研究中心孫詩杰博士在Angewandte Chemie International Edition發(fā)表最新研究成果

近日，昆明理工大學(xué)分析測(cè)試研究中心孫詩杰博士與材料學(xué)院蔡金明教授、盧建臣教授開展研究，在納米石墨烯精準(zhǔn)合成領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以《On-Surface Synthesis of Nanographenes Through Domino Cyclization Reactions》為題發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。分析測(cè)試研究中心孫詩杰博士為第一作者，材料學(xué)院盧建臣教授、蔡金明教授和日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué) Akimitsu Narita 教授為論文通訊作者，昆明理工大學(xué)為論文的第一單位。該研究成果得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。  

 

納米石墨烯作為碳納米材料的重要成員，在高性能晶體管制備、電池性能提升、復(fù)合材料增強(qiáng)以及電子器件優(yōu)化等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價(jià)值，受到廣泛關(guān)注。目前，表面合成納米石墨烯的方法存在局限性，現(xiàn)有合成手段主要依賴氧化環(huán)化反應(yīng)，難以滿足多樣化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求。多米諾環(huán)化反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)中一種重要的串聯(lián)反應(yīng)類型，常用于溶液化學(xué)法合成多環(huán)芳烴，但尚未在納米石墨烯的表面合成中得到應(yīng)用。

通過設(shè)計(jì)含有乙炔基團(tuán)的前驅(qū)體分子，在超高真空環(huán)境下熱退火，引發(fā)乙炔基團(tuán)的多米諾環(huán)化反應(yīng)，成功合成納米石墨烯。單原子分辨率的 STM 圖像展示了納米石墨烯的邊界結(jié)構(gòu)特征，鍵分辨掃描隧道顯微鏡（BR-STM）技術(shù)成功捕捉到內(nèi)部碳原子的精確排布。進(jìn)一步結(jié)合掃描隧道譜（STS）分析，明確了兩種納米石墨烯的能隙分別為 2.16 eV 和 1.96 eV。通過電流/電壓微分圖（dI/dV Map），實(shí)現(xiàn)了對(duì)納米石墨烯實(shí)空間電子態(tài)分布的可視化呈現(xiàn)。研究成果揭示納米石墨烯的電子結(jié)構(gòu)特性，為其在納米電子學(xué)、高性能電子器件等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)提供了重要理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。本研究中所發(fā)現(xiàn)的多米諾反應(yīng)機(jī)制，能夠精準(zhǔn)調(diào)控納米石墨烯的分子骨架，突破了傳統(tǒng)表面合成技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的瓶頸。該創(chuàng)新性反應(yīng)路徑不僅拓展了納米石墨烯的結(jié)構(gòu)多樣性，為碳納米材料的定向合成與功能化設(shè)計(jì)開辟了新策略，有望為表面合成帶來新的技術(shù)變革。

 

 全文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202425167