中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 陳欣然 通訊員 張立新）近日，天津師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院李春舉教授團隊的科研成果發(fā)表在化學(xué)合成領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《自然·合成》（Nature Synthesis）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(zhǔn)直達病灶的“納米定向?qū)棥薄屵@些曾經(jīng)的“不可能”變?yōu)楝F(xiàn)實的是一種叫做碳納米管的材料。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，它在常溫下熱導(dǎo)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(guān)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(zhǔn)化學(xué)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、步驟繁瑣、產(chǎn)率低，嚴重限制了其應(yīng)用。李春舉教授團隊經(jīng)過無數(shù)次思考、設(shè)計和實驗，終于撥云見日。他們聯(lián)合南開大學(xué)、德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員，發(fā)展了一種名為“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(guān)鍵反應(yīng)‘收緊’成目標(biāo)納米環(huán)，大幅降低了合成難度，并具有良好的普適性?！?/p>

利用這一高度靈活的模塊化設(shè)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?！斑@項研究為復(fù)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)?！崩畲号e說。