天津師大團隊點亮“黑色黃金”

　　近日，天津師范大學化學學院李春舉教授團隊的科研成果發(fā)表在化學合成領域國際權(quán)威期刊《自然·合成》上。

　　更輕更靈活的人形機器人、更長時間續(xù)航且安全性更高的電動汽車、精準直達病灶的“納米定向?qū)�彈”……讓這些曾經(jīng)的“不可能”變?yōu)楝F(xiàn)實的是一種名為碳納米管的材料。碳納米管密度僅為鋼的1/6，但彈性模量是鋼的5倍，強度最高可達200Gpa，抗拉強度是鋼的100倍，它在常溫下的熱導率也遠超其他金屬材料，被譽為“工業(yè)味精”“黑色黃金”。

　　如果碳納米管是一列火車，天津師大團隊研究的環(huán)對苯撐（CPPs）就是其中的一節(jié)車廂，“火車”想平穩(wěn)可控地行駛，車廂至關重要。這類分子由苯環(huán)首尾相連而成，結(jié)構(gòu)精巧，被視為實現(xiàn)碳納米管精準化學合成的核心“種子”或模板，有望從根本上解決傳統(tǒng)制備方法中產(chǎn)物手性與尺寸不可控的瓶頸問題，推動納米碳材料走向按需定制的“分子制造”。

　　環(huán)對苯撐雖好，但因其環(huán)狀結(jié)構(gòu)的高張力特性，長期以來合成難度大、步驟煩瑣、產(chǎn)率低，嚴重限制了其應用。李春舉教授團隊經(jīng)過無數(shù)次思考、設計和實驗，終于撥云見日。他們聯(lián)合南開大學、得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員，提出了一種名為“擴展聯(lián)苯芳烴分子內(nèi)偶聯(lián)法”（ICEB）的新策略。“該方法的巧妙之處在于：先構(gòu)建一個結(jié)構(gòu)更松弛的可定制化大環(huán)前體，再通過關鍵反應‘收緊’成目標納米環(huán)，大幅降低了合成難度，并具有良好的普適性。”

　　利用這一高度靈活的模塊化設計，團隊成功制備了20種結(jié)構(gòu)各異的環(huán)對苯撐衍生物，實現(xiàn)了對其光物理性能的精細調(diào)控。“這項研究為復雜碳納米結(jié)構(gòu)的可控合成提供了新工具，意味著未來我們可以像‘定制服裝’一樣定制環(huán)對苯撐共軛納米環(huán)。”李春舉說。