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《Science》重磅!科學家首次在非金屬表面直接合成石墨烯

《Science》重磅!科學家首次在非金屬表面直接合成石墨烯

通過在單晶金屬表面輔助C-C鍵耦合而合成的碳基納米結構,包括富勒烯和富勒烯片段的單體異構體、純手性碳納米管、原子精度的納米石墨烯和邊緣清晰的石墨烯納米帶。在大多數的實際應用中,碳基納米結構都必須要轉移到絕緣或半導體表面上。然而長期以來,在非金屬表面直接合成納米石墨烯和碳納米帶一直是一項難以實現的技術。

近日,波蘭雅蓋隆大學和美國橡樹嶺國家實驗室M. Kolmer教授和德國埃朗根-紐倫堡大學K. Amsharov團隊的科研人員在《Science》上聯合發表了題為“Fluorine-programmed nanozippingto tailored nanographenes on rutile TiO2 surfaces”的研究論文。研究人員發現C(碳)-F(氟)的活化是一種可靠且通用的工具,能夠直接在金屬氧化物表面實現分子内芳基-芳基耦合。由C-F鍵活化實現的多步轉化導緻了多米諾式的耦合,并直接在金紅石型TiO2表面生成了定制的石墨烯。由于有效的區域選擇性拉鍊,可以從柔性的多環芳烴前驅體中獲得目标石墨烯。前驅體結構中F的位置決定了“拉鍊程序”的運行,從而導緻了低聚亞苯基鍊的卷起。結果表明金紅石型TiO2表面參與了前驅體的環脫氫氟化反應,并反映了環脫氫氟化在這一過程中的關鍵作用。

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HF-拉鍊過程

這一高效率的HF-拉鍊策略使在絕緣體及半導體表面直接合成石墨烯成為現實。該研究結果為在絕緣或半導體表面上,通過表面合成方法直接定制設計碳基納米結構提供了重要途徑。

本文來自新材料在線,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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