Ordered graphane nanoribbons synthesized via high-pressure diels-alder polymerization of 2,2'-bipyrazine

2,2'-ビピラジンの高圧ディールス・アルダー重合により合成された秩序化したグラファンナノリボン

Li, F.*; Tang, X.*; Fei, Y.*; Zhang, J.*; Liu, J.*; Lang, P.*; Che, G.*; Zhao, Z.*; Zheng, Y.*; Fang, Y.*; Li, C.*; Gao, D.*; Dong, X.*; 服部 高典   ; 阿部 淳*; Mao, H.-K.*; Zheng, H.*; Li, K.*

Li, F.*; Tang, X.*; Fei, Y.*; Zhang, J.*; Liu, J.*; Lang, P.*; Che, G.*; Zhao, Z.*; Zheng, Y.*; Fang, Y.*; Li, C.*; Gao, D.*; Dong, X.*; Hattori, Takanori; Abe, Jun*; Mao, H.-K.*; Zheng, H.*; Li, K.*

2,2'-ビピラジン(BPZ)の圧力誘起重合により結晶性グラファンナノリボン(GANR)を合成した。中性子回折データのリートベルト精密化,核磁気共鳴スペクトル,赤外スペクトル,理論計算を行った結果、BPZは 積層した芳香環の間でディールス・アルダー重合し、並外れた長距離秩序を持つ伸びたボート型GANR構造を形成することがわかった。未反応の-C=N-基がボートの両端を橋渡ししており、さらなる機能化の余地がある。このGANRのバンドギャップは2.25eVであり、光電応答は良好である(I/I =18.8)。われわれの研究は、高圧トポケミカル重合法が、特定の構造と望んだ特性を持つグラファンの精密な合成に有望な方法であることを強調している。

We synthesized a crystalline graphane nanoribbon (GANR) via pressure-induced polymerization of 2,2'-bipyrazine (BPZ). By performing Rietveld refinement of in situ neutron diffraction data, nuclear magnetic resonance spectroscopy, infrared spectra, and theoretical calculation, we found that BPZ experienced Diels-Alder polymerization between the stacked aromatic rings, and formed extended boat-GANR structures with exceptional long-range order. The unreacted -C=N- groups bridge the two ends of the boat, and ready for further functionalization. The GANR has a bandgap of 2.25 eV, with booming photoelectric response (/ =18.8). Our work highlights that the high-pressure topochemical polymerization is a promising method for the precise synthesis of graphane with specific structure and desired properties.