登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《理化所合成共轭莫比乌斯索烃研究取得进展》

  • 来源专题：中国科学院亮点监测
  • 编译者： yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间：2018-10-17

  •         在分子层面具有莫比乌斯构象的共轭体系有着独特分子性质，在分子合成和芳香性理论基础研究领域具有重要意义。莫比乌斯构象的共轭分子通常处于亚稳态结构，此类分子的合成与表征长期以来是合成化学中的难点，基于莫比乌斯共轭分子构建更复杂的超分子复合体更具挑战。

    　　近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队与厦门大学科研人员合作，利用铜模板法高效合成对苯撑全共轭索烃，并通过单晶X-射线衍射揭示固态下的该索烃化合物由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环组成。理论计算结果显示，构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用，是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键。理论模型确认了该碳环π体系的共轭性和芳香性。

    　　合成化学与理论化学的结合对探索具有复杂且新颖结构的分子具有重要意义。对苯撑全共轭索烃不仅可作为互锁超分子结构的组成单元，也可作为一类新型莫比乌斯共轭分子。该研究为分子设计以及探索芳香性和成键规律提供了新思路。

    　　相关研究成果发表在《自然-通讯》上，理化所研究员丛欢是论文通讯作者并主导研究工作，厦门大学教授朱军作为共同通讯作者负责理论计算的研究；理化所研究生范洋洋、厦门大学研究生陈丹丹、理化所博士后黄泽傲是论文共同第一作者。相关研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中组部和中国博士后科学基金的资助。

29浏览量
原文链接
相关报告

  • 《共轭延伸的弯曲碳纳米管片段及其超分子异质结研究获进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-03-30
    • 近日，国际化学期刊《德国应用化学》以Photoconductive curved‐nanographene/fullerene supramolecular heterojunctions 为题，在线发表了中国科学技术大学教授杜平武课题组关于共轭“分子皇冠”及其超分子异质结光电响应的最新研究成果（Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie. 201900084）。该工作首次构建了不同共轭延伸的类似皇冠状的弯曲碳纳米管片段，并利用富勒烯作为客体分子组装了超分子异质结，发现了其显著的光电效应。 　　碳纳米管由于其突出的机械、电学以及光学性质而受到广泛关注。碳纳米管诸多重要性质主要由其管壁结构所决定，在制备过程中保证碳纳米管结构的均一性显得尤为重要。现有方法比如电弧放电法或者化学气相沉积法所制备的碳纳米管通常是碳纳米管的混合物，因此选择性合成结构单一的碳纳米管或者碳纳米管片段成为纳米碳材料和合成化学领域面临的一个重大挑战。基于合成化学的自下而上合成策略，通过从环对苯撑碳纳米环逐渐增长成碳纳米管，在控制碳纳米管纯度方面具有重要意义。 　　近几年，杜平武课题组致力于自下而上法制备大共轭碳纳米管片段，实现了嵌入大共轭片段的扶手椅型[18,18]碳纳米管片段的合成，首次利用STM观测到弯曲共轭纳米管片段的分子形貌（Chem. Commun. 2016, 52, 7164-7167. 图1a）；发展基于铂配合物四边形然后还原消除的方法，成功合成全六苯并蔻基[12,12]碳纳米管片段（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 158-162. 图1b）；提出通过封端“帽子”的方法构建锯齿型碳纳米管片段及纵向切割碳纳米管构建基元的策略，利用过渡金属钯、镍等催化的偶联反应连接弯曲稠环共轭片段前体，成功合成了以六苯并蔻为封端“帽子”的锯齿型[12,0]碳纳米管弯曲共轭片段(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9330-9335.图1c)。 　　在刚刚发表的工作中，该课题组将共轭程度逐渐增大的纳米石墨烯作为“分子皇冠”侧壁嵌入到弯曲共轭的碳纳米环中，成功合成了不同共轭延伸的扶手椅型[10,10]碳纳米管片段（图2a）。该工作首先通过稳态光谱和电化学方法，系统研究了共轭程度对碳纳米管片段性质的影响。然后通过与中国科大教授杨上峰合作，研究了“分子皇冠”与富勒烯C60之间的超分子作用，随着侧壁共轭依次增大，皇冠分子与C60的结合常数依次增大。并且首次发现将其与富勒烯构建超分子异质结薄膜作为光导层，在光照条件下能够产生强烈的光电流，与参比物相比较，其最大光电流可急剧增加约1000（图2b）。 　　该工作还利用超快光谱测定了大共轭碳纳米管片段和C60复合物的光诱导中间态变化（图2c）。光谱结果清楚地表明，大共轭碳纳米管片段(电子给体)与富勒烯(电子受体)之间存在快速电子转移过程，可以检测出给体和受体的自由基离子的瞬态吸收特征峰。侧壁共轭增大的碳纳米管片段为分子碳纳米管的合成及性质研究提供了借鉴，对碳纳米管与富勒烯超分子异质结在光电器件方面的应用提供了实验基础。 　　中国科大化学与材料科学学院材料系博士生黄强、贾洪兴和浙江工业大学副教授庄桂林为文章的共同第一作者。杜平武和杨上峰为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委、科技部、能源材料化学前沿协同创新中心的资助。
    107浏览量
    原文链接

  • 《上海硅酸盐所等在Ti-O体系新奇物性研究中取得进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-08-01
    •         纳米二氧化钛（TiO2）因具有优异的光电特性，在光催化、新型太阳能电池等领域被广泛研究。然而，却鲜有纳米TiO，或者其它低价钛氧化物的合成及其物性探索方面的报道。而Ti-O层的基本物性研究对界面超导的理解和探索具有重要意义。界面效应在界面超导中起决定性的作用，超导特性可以通过界面电荷重新分布来增强甚至产生，因此要求在材料设计和制备方面具有良好界面工程控制。 　　近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员黄富强课题组与北京大学、浙江大学和密苏里大学堪萨斯分校合作研究，在Ti−O体系新奇物性探索方面取得新进展。该团队首先通过可控还原技术制备纳米TiO，再采用表面氧化策略调控界面效应，获得了二元Ti−O体系中最高的超导转变温度（11K）。相关研究成果以Nano Titanium Monoxide Crystals and Unusual Superconductivity at 11 K 为题近期发表于国际材料科学期刊《先进材料》（Adv. Mater. 2018, 30, 1706240, DOI: 10.1002/adma.201706240）上，论文共同第一作者为上海硅酸盐所在读研究生徐吉健、王东和无机材料分析测试中心工程师姚鹤良，论文通讯作者为黄富强。该工作已申请中国发明专利（201710131497.4）。 　　为了构筑可控界面，研究团队通过镁金属可控还原制备得到纳米TiO颗粒，再进一步氧化构建TiO@TiO1+x核壳结构。TiO为从金红石型二氧化钛衍生而来的系列亚氧化钛（TinO2n-1）中的一种，而这系列亚氧化钛具有类似的晶胞参数，预示着系列Ti−O化合物之间可以精准构筑晶格匹配的连续界面。基于电子能量损失谱（EELS）分析，O/Ti摩尔比沿非晶层（~5nm）的径向方向从1.0到1.9呈正线性变化，表明界面连续。同时，磁性和电子输运测量证实，TiO@TiO1 + x具有11K的超导转变温度，是一种在2K下具有65 Oe的较低临界场的第二类超导体。这也是首次在二元Ti−O系统中观察到超过10K的超导特性。此外，这种固相法构建超导界面策略具有广泛的普适性，易于拓展至钒、铌等其它NaCl结构的氧化物体系。 　　黄富强课题组自2012年初即开展黑色二氧化钛等Ti−O体系的基础研究，并取得系列创新成果。基于电子结构的带阶设计，利用热力学原理，发展出氧空位产生、二步元素掺杂等合成黑色氧化钛的新方法，获得原创的具有<结晶核@非晶壳>结构的黑色纳米TiO2，实现了宽太阳光谱响应、高载流子分离迁移率以及功函数可调等特性，光吸收覆盖整个太阳光谱的90%（远优于一般文献报道的30%），解决了非金属元素高浓度掺杂的科学难题。在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.等期刊上发表论文30余篇，他引3500余次，4篇文章入选ESI高被引论文；受邀为Chem. Soc. Rev.、Adv. Energy Mater.等期刊撰写综述论文。 　　上述系列研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院和上海市科委等项目的资助。
    314浏览量
    原文链接