中科大首次合成螺旋手性碳纳米管片段 打开制备高CPL活性材料新思路

记者从中国科学技术大学获悉，该校杜平武教授课题组首次合成了螺旋手性碳纳米管片段，并对其强圆偏振发光（CPL）性质进行了深入研究。该成果日前发表在国际著名学术期刊《德国应用化学》上。

由于其突出的机械、电学以及光学性质, 碳纳米管材料在纳米科技和电子学领域中扮演着非常重要的角色。然而，传统的制备方法难以控制碳纳米管的生长，只能得到金属纳米管和半导体纳米管的随机混合物。利用有机化学自下而上的合成方法是制备高纯度碳纳米管的理想策略之一。管状非平面共轭大环化合物因其大的π体系、确定的尺寸和形状而受到越来越多的关注。由于不存在链端效应且具有高的对称性和应变能，π共轭大环化合物表现出卓越的光电学性能，在有机光电领域的应用方面显示出巨大的潜力。特别是具有大的不对称因子和高PL量子产率的手性共轭大环化合物，是手性光学应用的理想选择。但迄今为止，合成具有特定尺寸和直径的全π共轭手性纳米管片段仍然是一个巨大的挑战。

科研人员基于前期在碳纳米管新结构合成和光物理性质方面的系列工作，巧妙地利用蒽作为多环芳烃构筑单元，首次合成了螺旋手性碳纳米管片段；随后通过紫外可见、荧光、核磁共振、圆二色性和CPL光谱，结合理论计算研究了其光物理性质。与平面蒽单体相比，该手性π共轭大环在吸收光谱和发射光谱中均显示出显著的红移，并且显示出极强的圆偏振发光，比目前报道的最好的CPL活性材料提高了100倍以上。

这一成果实现了新型螺旋手性管状共轭材料合成，并为设计制备高CPL活性材料和利用其做模板制备单一手性碳纳米管提供了新思路。