我国首次合成单一手性碳纳米管的长共轭链段

科学日报(记者吴长锋)记者从中国科技大学获悉，杜平武教授的研究小组通过精确的分子设计，合成了世界上第一个具有单一手性指数的长共轭单壁碳纳米管。该结果最近以封面文章的形式发表在《美国化学学会杂志》上。

碳纳米管可以被认为是所有只含有sp2键原子的碳基管状共轭聚合物。然而，没有关于特定直径的碳纳米管片段的长共轭聚合物的研究报告。具有单直径和手性的纯碳纳米管材料在纳米技术和电子领域具有重要的应用潜力，但是这种碳纳米管的合成是合成化学和材料化学领域的一个重要挑战。催化剂表面介导生长法在碳纳米管的制备中显示出巨大的潜力，但纳米管的纯度一直是一个无法解决的问题。

基于之前关于碳纳米管新结构和物理性质合成的一系列工作，研究人员巧妙地将双功能结构引入弯曲共轭小分子碳环。随后，镍催化的偶联反应允许片段在一维上延伸，并且构建了具有一定直径的单壁碳纳米管的长共轭片段。凝胶渗透色谱、核磁共振、红外和拉曼光谱证实了碳纳米管长共轭聚合物的成功合成。广角X射线衍射测试表明，聚合物固体薄膜具有明显的衍射环，并表现出一定的结晶度。比较单体和共轭聚合物的吸收、荧光和荧光衰减曲线，发现共轭度的增加也大大改善了聚合物的光物理性质。

长共轭链段是世界上第一个在结构上接近扶手椅型单壁碳纳米管的共轭聚合物化合物，实现了一种合成特定直径单壁碳纳米管的新型长共轭结构，为制备超纯单壁碳纳米管提供了相应的共轭聚合物模板，也为溶液法构建单手性碳纳米管的制备和性能研究提供了重要参考。