Forskere syntetiserer carbon nanosolenoid med Riemann-overflader

Albert Einstein konstruerede generel relativitetsligninger ved at anvende Riemann geometri. Ud over den nøglerolle, den spillede i matematik og fysik, har Riemann geometri givet forudsigelser for egenskaberne af buede kulstofmaterialer. Syntese af så komplicerede kulstofmaterialer med Riemann-overflader er dog stadig en stor udfordring.

I en undersøgelse offentliggjort i Nature Communications , et forskerhold ledet af prof. Du Pingwu fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi, rapporterede syntesen af ​​et π-forlænget nanografen carbon nanosolenoid (CNS) materiale. Materialet bestod af kontinuerlige spiralformede grafenplaner, som det var typisk for Riemann-overfladen. CNS udviste specielle fotoluminescens og magnetiske egenskaber.

For at opnå materialet syntetiserede forskere først polyphenylen-precursor (P1) gennem en Pd-medieret Suzuki-kobling, og udførte derefter en Scholl-reaktion som cyclodehydrogeneringstrin. De bekræftede eksistensen af ​​CNS ved at identificere ændringer i solid-state nuklear magnetisk resonans (NMR) og Fourier transformation infrarød (FT-IR) spektrum mellem P1 og CNS.

På grund af sin udvidede π-konjugation udviste CNS rødforskudt emissionsbånd sammenlignet med P1. Levetiden for P1 og CNS adskiller sig også som målt ved den tidsopløste fotoluminescens (TRPL) teknik, hvilket indikerer indflydelsen af ​​stor π-konjugation i CNS.

Konventionel TEM ville på grund af dens høje energiudgang forårsage strukturel skade på CNS. Således adopterede forskere en lavdosis integreret differentialfasekontrast scanning transmission elektronmikroskopi (iDPC-STEM) og observerede enkeltstrenget CNS helix. Den observerede spiralformede stigning og bredde passede godt til beregningen.

Forskere undersøgte derefter de magnetiske og elektroniske egenskaber af CNS. Som vist ved elektron paramagnetisk resonans (EPR) spektroskopi eksisterede et stort antal radikaloider i CNS ved stuetemperatur. Superledende kvanteinterferensanordning (SQUID) magnetometri indikerede en magnetiseringshukommelseseffekt under 150 K. Derudover kunne en stor termisk hysterese observeres under 10 K som et resultat af brud på π-elektroner på grund af helixstrukturen.

Dette arbejde introducerede en let syntetisk tilgang til CNS med Riemann-overflader og gjorde det muligt at studere de nye fysiske egenskaber af sådanne materialer. + Udforsk yderligere

Syntese og egenskaber af vingeformet nanografen