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英國牛津大學Xuelin Yao、德國馬普高分子研究所Hai I. Wang、Klaus Müllen及日本沖繩科學技術大學院大學--N=8 扶手椅石墨烯納米帶：溶液合成和高載流子遷移率

結(jié)構(gòu)明確的石墨烯納米帶（GNR）已成為納米電子器件的有希望的候選者。在考慮器件性能中的肖特基勢壘時，低能隙 (<1 eV) GNR 特別重要。在這，通過精心設計的芳基化聚萘前體首次溶液合成 8-AGNR。通過 FT-IR、拉曼和紫外/可見近紅外 (NIR) 吸收光譜驗證了定制聚合物前體氧化環(huán)化脫氫成 8AGNR 的效率，并進一步通過合成萘[1,2,3,4-ghi]苝衍生物（1和2）作為8AGNR的亞基來支持，X射線單晶分析表明寬度為0.86 nm。低溫掃描隧道顯微鏡（STM）和固態(tài)核磁共振分析為8AGNR提供了進一步的結(jié)構(gòu)支持。由此產(chǎn)生的 8-AGNR 表現(xiàn)出顯著的近紅外吸收延伸至約 2400 nm，對應于低至約 0.52 eV 的光學帶隙。此外，光泵太赫茲探針光譜揭示了 8-AGNR 的載流子遷移率在 ~270 cm² V^-1 s^-1 的直流極限內(nèi)

Fig 1. 化合物 1 和 2 的晶體結(jié)構(gòu)。(a, b) 1 和 2 的 ORTEP 圖，分別以 50% 的概率顯示熱橢球體。 (c, d) 分別為 1 和 2 的晶體堆積。

Fig 2. (a) 在粉末樣品上測量的 P1（黑色）和 8-AGNR（紅色）的 FT-IR 光譜以及 8-AGNR（藍色）的 DFT 模擬光譜。覆蓋化學結(jié)構(gòu)和光譜的粉色、青色和橄欖色點分別代表 C-H 鍵的 SOLO、DUO 和 QUATRO 振動模式。紫色點表示鄰近 C-H 鍵的 opla C- H 擺動運動。 (b) 在粉末樣品上 532 nm 激發(fā)后記錄的 8-AGNR（紅色）拉曼光譜；藍色數(shù)據(jù)對應于模擬拉曼光譜。 (c) P1 和 8-AGNR 在 700.25 MHz 1 H 拉莫爾頻率、25 kHz MAS 下的 13C CP-MAS NMR 譜，以 3 ms 接觸時間記錄。 (d) 1,2,4-三氯苯 (0.1 mg/mL) 中 8-AGNR 和 8-AGNR-R（用肼處理后）的 UV/Vis-NIR 光譜。 (e) Au(111) 上 8-AGNR 在 4.8 K 下的 STM 圖像。(f) 面板 e 中虛線矩形上的放大地形 STM 圖像，顯示單個 8-AGNR 的寬度。 (g) 面板 f 中沿藍線的高度剖面。 (h) f 圖中虛線矩形區(qū)域的放大形貌 STM 圖像，具有重疊的化學結(jié)構(gòu)（I=1 pA，U=-300 mV）。

Fig 3. (a) 光激發(fā)后 8-AGNR 的太赫茲光電導動力學，標準化為吸收的光子密度。 (b) 光激發(fā)后在 2 ps 處測量的頻率分辨太赫茲光電導率（由 (a) 中的垂直虛線標記）。實線適合 Drude-Smith 模型。

相關研究工作由英國牛津大學Xuelin Yao、德國馬普高分子研究所Hai I. Wang、Klaus Müllen以及日本沖繩科學技術大學院大學Akimitsu Narita課題組于2023年聯(lián)合在線發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上，N=8 Armchair Graphene Nanoribbons: Solution Synthesis and High Charge Carrier Mobility。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202312610。

摘自《石墨烯研究》公眾號

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