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新品速递 | 环对苯撑 (CPP)及其大共轭衍生物——独特的碳纳米管(CNTs)单元结构





碳纳米管(CNTs)——芯片未来之星


圆柱/管形CNTs具有显著的物理和化学性质,在诸如纤维片、透明导电薄膜和生物传感器等材料科学中有着广泛的应用。CNTs的电、光、磁和机械性能主要决定于其侧壁结构。


尽管已经报道了广泛的合成方法,仍然无法获得结构均匀的CNTs,传统的CNTs制备方法, 通常得到的是各种侧壁结构 (手性,单壁或多壁) 和长度的混合物。通过结构均匀的小分子作为模板与化学反应来获得CNTs(“模板生长”法),具有非常大的潜力。


因此,模板分子的有机合成是控制CNTs生长的第一步。环对苯撑(CPPs)的径向π共轭结构和独特的性质,在过去的十年中,基于CPPs的CNTs片段的合成和应用,引起了科学家的广泛关注。



图1 碳纳米管在芯片中的应用


环对苯撑 (CPP)及其大共轭衍生物




环对苯撑(CPP),俗称碳纳米环,由对位取代的苯环相互连接形成环状结构。CPP是构成碳纳米管(CNTs)最小弯曲共轭单元结构,与传统的物理方法制备CNTs相比,以CPP为模板化合物,合成碳纳米管,结构尺寸更加均匀的。这些特性是在光学、电子、纳米技术和生物医学应用中开发下一代纳米碳基材料的关键。




图2 近年来所报道的不同尺寸的CPPs



应用前景


[n]CPPs共轭碳纳米环的显著性质是与它们尺寸相关的特性,特别是最长吸收波长的不变性和随着纳米环尺寸减小而发生的红移。因此,π共轭碳纳米环具有许多潜在的应用,例如被用作溶液和固态荧光团,作为有机电子元件,作为超分子化学的大环,以及作为构建CNTs材料的模板。此外,共轭纳米箍显示出丰富的超分子化学。


[n]CPPs共轭碳纳米环独特的化学结构和优异的光电性能和发光性能,表明其在材料科学、发光器件、电子器件、生命科学等研究领域具有极大的应用潜力。



图3 [n]CPPs共轭碳纳米环的应用



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