近日，陜西師范大學化學化工學院教授魏俊發領銜的研究團隊在納米石墨烯的設計合成研究方面獲得突破，有關研究成果最近在國際頂級化學期刊《美國化學會志》上全文（Article）發表，并被選為封面文章。
納米石墨烯（Nanographenes，簡稱NGs）是石墨烯、碳納米管和富勒烯等碳納米材料結構的一部分，具有特殊的網格結構和重要的物理化學性質，在新型分子電子器件包括下一代分子計算機、有機太陽能電池、柔性顯示器、有機發光二極管、有機納米導線等領域具有巨大的應用潛力。同時，納米石墨烯分子具有確定的邊緣結構，也是研究石墨烯的樣板，對研究石墨烯的結構、性質具有重要的理論價值。因而，近年來國際上有關納米石墨烯的研究十分活躍。然而，化學合成復雜納米石墨烯如六苯并蒄等仍然具有很大的困難和挑戰性。
據了解，該課題組提出一種新穎的合成概念——共價自組裝（Covalent Self-sorting Assembly，CSA），作為蒄類（Coronene-based）納米石墨烯分子合成路線的核心合成策略。這種新的合成策略突破了文獻報道的需要先合成與最終產品分子骨架相同的多苯齊聚物、再氧化脫氫成環生成納米石墨烯的既有方法，使復雜的蒄基納米石墨烯分子包括六苯并蒄及其雜環類似物和六苯并暈蒄等的從頭合成（Bottom-up synthesis）路線縮短為僅僅兩步，在關鍵步驟——共價自組裝反應——中連續發生了12個或18個反應。合成原料簡單易得，各合成反應收率優異，是一種非常簡捷、高效的合成方法。該方法使六苯并蒄等成為最容易合成的納米石墨烯之一，為化學和材料科學界合成大尺寸復雜納米石墨烯提供了一種簡便和易于掌握的工具。
利用此方法，該研究團隊成功合成了三個系列共30種C3-對稱的多取代新型納米石墨烯分子，并獲得了各系列中代表性化合物的單晶X-射線結構，其中25環納米石墨烯是目前經X-射線結構分析確定的、最大的全苯型納米石墨烯。
該方法合成的這些納米石墨烯分子上具有多種可修飾取代基，這使它們成為進一步構筑π-共軛體系更大的納米石墨烯的新起點。同時，該研究工作所建立的合成方法也為其他更大、更復雜的納米石墨烯以及相關的星型分子、樹狀大分子、超分子等有機納米材料提供了新的合成思路。所合成的納米石墨烯具有良好的物理化學性質，為有機半導體材料、發光材料、太陽能電池、發光二極管等分子器件的研究奠定了基礎。
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