我组和吉森大学,马普所合作在JACS上发表重要成果

时间:2019-04-19关键词:迟力峰教授课题组浏览量:497

纳米石墨烯(NG)被认为是具有一维或二维纳米尺寸的石墨烯片段。尺寸控制,特别是在亚10纳米范围内,已被证明可以产生量子限制效应并允许调整电子带隙。 NG的独特结构依赖性使它们适用于分子电子学,自旋电子学和光电子学的各种应用。由于NG的电子特性敏感地取决于它们的尺寸和边缘几何形状,因此必须制造具有原子精度的NG。为此,自下而上的分子合成是提供NG分子的最合适的方法,即具有均匀和确定的化学结构的大多环芳烃(PAH)。 NG分子的合成通常通过在路易斯酸和氧化剂存在下在溶液中定制的低聚亚芳基前体的氧化环化脱氢来进行。然而,溶液中的环化脱氢有时受到副反应的阻碍,副反应提供了不希望的且通常不可分离的产物混合物。另一方面,在过去十年中,金属表面上的环化脱氢作为替代和补充方法出现,使得能够在超高真空(UHV)条件下合成原子级精确的NG分子。借助于金属表面如Au(111),Ag(111)和Cu(111)的催化作用,表面上的环化脱氢在升高的温度下进行,通常在> 400℃。该过程很可能伴随着氢的释放,这与被认为包括消除质子的阳离子中间体的溶液反应形成对比;然而,这两种情况的机制尚未完全了解。表面上合成允许形成不稳定的PAH,特别是在溶液中不能获得的更高的并苯。因此,必须使用原位扫描探针显微镜(SPM)以原子分辨率显现所得产物结构。然而,关于金属表面对环化脱氢反应的选择性的影响知之甚少,特别是当可以设想不同的异构体时。


在这里,我们证明了四萘基 - 对三联苯前体在金属表面上的吸附可以完全改变环化脱氢途径,并导致在溶液合成过程中获得平面的苯并稠合的perihexacenes而不是双螺旋。使用扫描探针显微镜监测表面上平坦化反应的过程,其明确地揭示了二苯并环己烷的形成和反应中间体的结构。区域选择性平面化可归因于平坦的吸附几何形状和表面上前体的柔韧性降低,以及表面环化脱氢与溶液对应物的不同机理。我们通过使用四 - 蒽基 - 对三联苯前体进一步实现了二苯并罗哌啶的表面合成。测量新纳米技术的能隙在Au(111)表面上约为2.1eV(二苯并环庚烷)和1.3eV(二苯并环庚烯)。我们的研究结果揭示了环化脱氢反应的区域选择性,这对于探索前所未有的纳米技术的合成非常重要。


文章链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01267