近期，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队联合复旦大学、北京大学的科研人员利用光化学和有机化学的合成手段，在精确构建新型碳基纳米材料研究中取得新进展。相关研究成果已发表于国际化学期刊《美国化学会志》。
大规模精确制备碳基纳米材料一直是材料合成领域的重要科学问题，这为发挥有机化学在合成复杂含碳分子方面的优势提供了创新机遇。
该研究原创性地利用蒽光二聚体的刚性弯折结构作为中心合成单元，借助过渡金属促进的偶联反应等方法高效合成具有数字“8”形状的高度扭曲芳香族双环分子；进而利用蒽二聚反应的可逆性在加热条件下实现扩环，完成非平面芳香环系的构建并精确合成碳纳米环分子。
该论文的通讯作者，同时也是主导该研究工作的理化所研究员丛欢告诉《中国科学报》记者，他们的实验和理论研究结果表明碳纳米环分子在室温下可在螺旋型和扶手椅型碳纳米管的结构单元之间快速转换。上述两个共轭纳米分子均为首次合成，并具有独特的光电性质和较高的光量子效率，为进一步合成工作以及优化材料性质奠定了良好基础。
丛欢解释，此类有机合成的新型碳基纳米材料，核心结构特征与合成难点在于将原本平面的芳香环通过有机合成的手段实现弯折，成为了一个大环分子。
“这样的结构使分子在光化学和电化学方面具有独特的性质，如荧光量子产率较高，进而可作为有机半导体、光电材料开展进一步研究。”此外，丛欢表示，碳纳米管的精确合成至今还是材料科学领域前沿的重要科学问题，这类分子作为碳纳米管的最小结构单元得到可控的大量制备，为课题组进一步研究利用有机合成手段合成更复杂的碳基纳米材料，甚至是碳纳米管的精确全合成方面奠定了良好的工作基础。
来源：中国科学报 作者：马卓敏
