溶液法制备酸响应导电苯并卟啉纳米线

Acid-Responsive Conductive Nanofiber of Tetrabenzoporphyrin Made by Solution Processing



苯并卟啉是不含柔性链的平面型芳香性共轭分子,难溶于通常的有机溶剂,但在有机酸如三氟乙酸的作用下可质子化,从而在有机溶剂中表现出一定的溶解度。通常采用三氟乙酸的氘代氯仿对苯并卟啉进行核磁表征,研究者意外发现核磁管中有絮状沉淀物析出,进一步通过扫描电镜观察到纳米线的形成,而苯并卟啉易形成二维片状晶体,当时对“是什么”和“为什么”这两个基本问题比较好奇,因此开展了后续的研究。

进一步测试表明,纳米线中卟啉自由基浓度仅为2.7%,但由于卟啉分子形成超紧密堆积的一维柱状结构(柱内相邻分子p-p距离仅为3.27 Å),自由基单电子具有较高的离域能力,从而产生优异的导电行为(19 S cm-1),电导率高于绝大部分有机小分子组装形成的纳米线。进一步,通过酸碱循环处理,其一维柱状堆积结构保持不变,但能改变自由基的浓度,实现了纳米线低阻态和高阻态的可逆转变,开关比可达2700。此外,该纳米线的电导率与掺杂有机酸pKa密切相关,从而表现出对不同有机酸的响应特性。

这是酸诱导有机小分子自组装形成导电纳米线的第一例报道。研究者为开发高电导率的自由基纳米线提供了一种简便的溶液质子掺杂的方法,并为构筑酸碱响应的电导传感器带来了一种新的思路和启示。



The authors describe the preparation of conductive nanofibers by the self-assembly of tetrabenzoporphyrin molecules with the help of trifluoroacetic acid in solution. This kind of nanofibers show an acid-responsive 1-D conductivity, up to 1904 S m–1, the process of which is reversible by dedoping and redoping of TFA with trimethylamine vapor. The work is very interesting and a strong contribution to molecular electronics.



甄永刚Yonggang Zhen

北京化工大学

Beijing University of Chemical Technology

对创新的理解:
想象力比知识更重要。 Imagination is more important than knowledge.