Crédito:Centro de Investigación Avanzada en Ciencia y Tecnología de Alta Presión
Nuevo trabajo de un equipo de científicos dirigido por los Dres. Kuo Li y Haiyan Zheng del Centro de Investigación Avanzada en Ciencia y Tecnología de Alta Presión (HPSTAR) colaboraron con el Dr. Jing Ju de la Universidad de Pekín y encontraron polimerización inducida por presión de 1, La 4-difenilbutadiina produce nanocintas grafíticas cristalinas. Su estudio proporciona una nueva estrategia para sintetizar nanocintas de grafeno a granel cristalinas con ordenamiento a escala de átomo y ancho controlado. El resultado se publicó recientemente en Revista de la Sociedad Química Estadounidense .
Las nanocintas de grafito (GNR) son tiras de grafeno, que tiene una banda prohibida diferente de cero y muestra un gran potencial de aplicación en el área de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos a nanoescala. La banda prohibida se cierra en relación con su ancho, estructuras de columna vertebral y de borde, así como sustituciones a nivel atómico. Por lo tanto, la síntesis de GNR atómicamente precisos es muy crítica. El método 'de abajo hacia arriba' que incluye el método de síntesis asistido por superficie y mediado por solución es un protocolo atractivo para construir los GNR con la estructura deseada. Sin embargo, estos dos métodos no son adecuados para sintetizar GNR cristalinos a granel.
Un enfoque prometedor para obtener productos cristalinos es la polimerización topoquímica en estado sólido, que se puede inducir en un entorno cristalizado restringido bajo estímulos físicos externos (luz, calor, presión, etc.). Desafortunadamente, los tipos de reacción del SSTP se limitan a unos pocos tipos, como 1, 4-suma, Cicloadición [2 + 2] y cicloadición azida-alquino. La reacción de Diels-Alder (DA) y Dehydro-Diels-Alder (DDA) más utilizada para construir un nuevo carbociclo de seis miembros en solución apenas se ve en la reacción de estado sólido. porque lograr la orientación y la distancia adecuadas entre un dieno y un dienófilo es un gran desafío.
La polimerización inducida por presión (PIP) ha demostrado sus ventajas únicas en la síntesis de varios materiales cristalinos novedosos, porque la presión es la forma más eficaz de regular la estructura cristalina y comprimir la distancia intermolecular del reactivo. Mediante el uso de espectroscopía de infrarrojos y Raman in situ, los autores encontraron que el PIP de 1, 4-difenilbutadiina (DPB) comienza a través de una reacción inesperada de DDA con fenilo como dienophile en lugar de 1, Reacción de 4 adiciones entre diyinos. Mediante el uso de múltiples técnicas de vanguardia, los autores confirmaron que el producto son nanocintas de grafito de sillón cristalino. Tiene una estructura de nanocintas de grafeno con sp 3 -carbonos en el borde. Podemos esperar que la sp 3 el carbono se puede convertir en sp 2 -carbonos al perder hidrógeno y se producirá una estructura GNR bien definida con un borde de sillón claro y un ancho de 1 nm.
Es más, Los investigadores también realizaron difracción de neutrones de alta presión in situ para explorar la estructura cristalina de DPB a la presión umbral de reacción (10 GPa) y la distancia crítica de esta reacción DDA se determinó como 3,2 Å. Basado en varias distancias cuantitativas de las diferentes posiciones reactivas antes de la reacción, propusieron que el PIP está dominado por la distancia de posiciones reactivas, que es diferente de la reacción en solución dominada por el activo de los grupos funcionales.
