Nuovo lavoro di un team di scienziati guidati da Drs. Kuo Li e Haiyan Zheng del Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR) hanno collaborato con il Dr. Jing Ju dell'Università di Pechino hanno trovato una polimerizzazione indotta dalla pressione di 1, Il 4-difenilbutadiyne produce nanonastri di grafite cristallina. Il loro studio fornisce una nuova strategia per sintetizzare nanonastri di grafene in massa cristallina con ordinamento su scala atomica e larghezza controllata. Il risultato è stato pubblicato di recente in Giornale della Società Chimica Americana .

I nanonastri grafici (GNR) sono strisce di grafene, che ha un bandgap diverso da zero e mostra un grande potenziale di applicazione nell'area dei dispositivi elettronici e optoelettronici su scala nanometrica. Il band gap è chiuso in relazione alla sua larghezza, strutture backbone e edge, nonché sostituzioni a livello atomico. Così, la sintesi di GNR atomicamente precisi è molto critica. Il metodo "bottom-up", che include il metodo di sintesi assistita dalla superficie e mediato da soluzione, è un protocollo interessante per costruire i GNR con la struttura desiderata. Però, questi due metodi non sono adatti per sintetizzare GNR cristallini bulk.

Un approccio promettente per ottenere prodotti cristallini è la polimerizzazione topochimica allo stato solido, che può essere indotto in un ambiente cristallizzato vincolato sotto stimoli fisici esterni (luce, calore, pressione, eccetera.). Sfortunatamente, i tipi di reazione dell'SSTP sono limitati a pochi tipi, come 1, 4-addizione, [2+2] cicloaddizione e cicloaddizione azide-alchino. Le reazioni di Diels-Alder (DA) e Dehydro-Diels-Alder (DDA) più utilizzate per la costruzione di un nuovo carbociclo a sei membri in soluzione si vedono a malapena nella reazione allo stato solido, perché raggiungere l'orientamento e la distanza corretti tra un diene e un dienofilo è estremamente impegnativo.

La polimerizzazione indotta dalla pressione (PIP) ha mostrato i suoi vantaggi unici nella sintesi di vari nuovi materiali cristallini, perché la pressione è il modo più efficace per regolare la struttura cristallina e comprimere la distanza intermolecolare del reagente. Utilizzando in situ Raman e spettroscopia IR, gli autori hanno scoperto che il PIP di 1, 4-difenilbutadiina (DPB) inizia tramite una reazione DDA inaspettata con fenile come dienofilo invece di 1, 4-reazione di addizione tra diini. Utilizzando molteplici tecniche all'avanguardia, gli autori hanno confermato che il prodotto sono nanonastri di grafite a poltrona cristallina. Ha una struttura a nanonastro di grafene con sp ³ -carboni al bordo. Possiamo aspettarci che sp ³ il carbonio può convertirsi in sp ² -carboni perdendo idrogeno e sarà prodotta una struttura GNR ben definita con un bordo chiaro della poltrona e una larghezza di 1 nm.

Per di più, i ricercatori hanno anche eseguito la diffrazione di neutroni ad alta pressione in situ per esplorare la struttura cristallina del DPB alla pressione di soglia di reazione (10 GPa) e la distanza critica di questa reazione DDA è stata determinata come 3,2 . Sulla base di diverse distanze quantitative delle diverse posizioni reattive prima della reazione, hanno proposto che il PIP sia dominato dalla distanza delle posizioni reattive, che è diverso dalla reazione di soluzione dominata dall'attivo dei gruppi funzionali.