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室温下稳定存在的三角烯分子终合成

来源:科技日报 时间:2021-11-18


三角烯分子的结构图。图片来源:物理学家组织网

  科技日报北京11月17日电 (记者刘霞)早在上世纪50年代,科学家就预测了一种拥有磁性的晶体纳米石墨烯的存在。70多年后,日本科学家在最新一期《美国化学学会杂志》上撰文指出,他们首次合成出了室温下稳定存在的三角烯分子材料,新材料有望广泛应用于电子学等领域,推进纳米石墨烯磁体领域的发展。

  2004年,日本科学家报告称,他们首次合成出了石墨烯,自此全球很多研究人员一直在努力研究和利用石墨烯及类似碳基材料,以彻底改变电子学等学科。

  石墨烯是单层二维碳环薄片,拥有很多特性,是已知强度最高的材料之一,同时还有很好的韧性。石墨烯的纳米结构拥有研究人员希望利用的磁性和电子特性。但石墨烯纳米片很难制备,并且很难研究其锯齿形边缘的特性。在最新研究中,大阪大学科学家通过合成三角烯分子,克服了上述挑战。

  研究主要作者说:“长期以来,三角烯分子一直无法以晶体形式合成,因为其会不受控地聚合。我们通过位阻保护作用使分子膨胀来防止这种聚合,并且这样做不会影响其基本性质。我们得到的三角烯衍生物能在室温下稳定存在,但必须保持在惰性气体内,因为其在接触氧气时会缓慢降解。但结晶是可能的,这使其理论上预测的性质得以确认。”

  研究人员解释说,通过测量其光学和磁性,他们确认三角烯分子处于三重基态。这是一种电子态,可作为锯齿形边缘纳米石墨烯的模型。

  研究人员强调说,最新研究结果具有重要的应用价值。他们可对这一合成程序进行扩展,增加分子中碳环的数量,并合成出更高级形式的纳米石墨烯,未来有望合成出先进的电性和磁性材料,并补充现代电子设备中普遍使用的硅。

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