石墨烯納米帶的有機

原子級精度的石墨烯納米帶（GNRs）憑借度可調(diào)的電子結構、光學特性和載流子傳輸特性，使其應用。目前，GNRs的化學是先將設計的有機分子沉積在晶體基底上，后在真空（UHV）條件下進行表面催化反應。的是基于分子內(nèi)C-C鍵的形成，通過熱引發(fā)的脫氫環(huán)化反應進行環(huán)化，而在環(huán)化反應前行分子間的C-C鍵偶聯(lián)（即前體單元的縮聚反應）。據(jù)曾報道的兩步法策略，可在貴金屬表面上GNRs。但金屬基底的固有性質(zhì)也會給后續(xù)GNRs結構研究及應用帶來麻煩。

針對這一問題，科研用紐倫堡大學教授和科研用ORNL等研究發(fā)現(xiàn)——多環(huán)芳烴前體的分子內(nèi)芳基-芳基偶聯(lián)可通過在多種金屬氧化物上活化前體的C-F鍵來實現(xiàn)，進而合理設計氟代芳烴前體的結構，通過熱引發(fā)的順序脫氫氟環(huán)化反應進行環(huán)化，使其在金屬氧化物表面上直接納米石墨烯或者GNRs。

經(jīng)對柔性氟代芳烴前體上C-F鍵位置的巧妙選擇，使C-F鍵可在金紅石二氧化鈦表面上順序活化，實現(xiàn)了分子內(nèi)“多米諾”式區(qū)域選擇性脫氫氟環(huán)化反應，直接納米石墨烯。

在此基礎上，重設計多環(huán)芳烴前體結構，引入縮聚反應，實現(xiàn)了直接在半導體金屬氧化物表面上原子級精度的GNRs。多環(huán)芳烴前體（1）上帶有C-Br鍵、C-F鍵，先發(fā)生C-Br鍵活化進行縮聚反應，完成分子間的C-C鍵偶聯(lián)；隨后是C-F鍵活化，進行脫氫氟環(huán)化反應；后進行脫氫環(huán)化反應，得到GNRs（4）（圖2）。在隧道顯微鏡（STM）和光譜法下，所的是具有鋸齒形邊緣的平面扶手椅型GNRs，同時也揭示了GNRs與金紅石型TiO2基底之間的弱相互作用。