導(dǎo)讀

近日，東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院楊洪教授課題組通過化學(xué)法合成首例石墨烯納米帶熱致液晶分子，相關(guān)研究成果以“Graphene Nanoribbon Core Thermotropic Liquid Crystal with a Well-Defined Molecular Structure”（具有精確分子結(jié)構(gòu)的石墨烯納米帶熱致液晶）為題，在國際權(quán)威期刊“Angewandte Chemie International Edition”（《德國應(yīng)用化學(xué)》）在線發(fā)表。

圖1. 自下而上合成的熱致性GNR

石墨烯納米帶（GNR）是寬度小于50納米的石墨烯條帶，憑借高載流子遷移率、高熱導(dǎo)率以及獨(dú)特的非零帶隙特性，在集成電路領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。將GNR精準(zhǔn)排列并組織成層次化且規(guī)整的結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)高性能半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的取向技術(shù)難以獲得無缺陷、分子結(jié)構(gòu)精確的GNR陣列。為了解決該技術(shù)難題，課題組提出了一種通過賦予GNR熱致液晶性來制備高度有序GNR陣列的策略，化學(xué)合成了首例石墨烯納米帶熱致液晶分子（GNR-LC），成功實(shí)現(xiàn)了分子級精度的結(jié)構(gòu)控制和二維有序組裝。

圖2. 石墨烯納米帶熱致液晶分子GNR-LC的合成路線

GNR-LC分子的合成路線采用自下而上的溶液法合成策略，從苯環(huán)衍生物小分子出發(fā)，經(jīng)過鈴木-宮浦交叉偶聯(lián)反應(yīng)、鈀催化的環(huán)化二聚反應(yīng)、肖爾氧化環(huán)脫氫等一系列反應(yīng)，最終構(gòu)建出帶有十二個長烷氧基鏈的扶手椅型GNR液晶分子。該GNR-LC分子能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)自組裝成緊密π堆疊的六方柱狀液晶相，可自發(fā)實(shí)現(xiàn)GNR的垂直取向排列，構(gòu)筑出一維電荷傳輸通道。基于GNR-LC的器件具有超過2.4 cm2 V-1 s-1的空穴遷移率，這一性能顯著優(yōu)于絕大多數(shù)已報道的基于多環(huán)芳烴核的盤狀液晶半導(dǎo)體材料。該進(jìn)展為未來開發(fā)適用于大規(guī)模復(fù)雜GNR體系的定向排列策略提供了有效途徑。

論文第一作者為東南大學(xué)博士研究生胡俊，楊洪教授和王猛副研究員為共同通訊作者，東南大學(xué)為唯一通訊單位。該工作得到了國家杰出青年科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。

論文鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202501161

來源：東南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院