环对亚苯基（二聚环对苯撑）cycloparaphenylenes（[n]CPPs）,n对位连接的亚苯基形成闭环，因其独特的环状结构和高效的对位共轭，展现了诸多新颖奇特的电子和光电性质，备受关注。然而，其应变拓扑结构，阻止了二聚环对苯撑CPP的π-延伸，从而将其转化为扶手椅型纳米带或平面化的CPP大环。

    近日，德国埃尔朗根-纽伦堡大学(Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) Andreas Görling，Konstantin Y. Amsharov，Sabine Maier团队Feifei Xiang，Sven Maise等，在Nature Chemistry上发文，报道成功地解决了这一长期存在的挑战，并通过低温扫描探针显微镜和光谱结合密度泛函理论，在Au(111)晶面上，实现了原子精确平面π-扩展[12]CPP的自下而上合成和表征。　　

    平面π-扩展CPP是，一种具有全扶手椅型边缘拓扑结构all-armchair edge topology的纳米石墨烯nanographene。外围的排他性准共轭，产生了离域电子态，平面化使p轨道的重叠大化，与传统CPP相比，这两者都减小了带隙。计算预测了双电荷系统中的环电流和整体芳香性。平面环拓扑结构和独特的电子性质，使得平面π-扩展CPPs成为很有前途的量子材料。

Planar π-extended cycloparaphenylenes featuring an all-armchair edge topology.具有全扶手椅边拓扑结构的平面π-扩展二聚环对苯撑。

图1：二聚环对苯撑cycloparaphenylenes，[12]CPP平面化和π-扩展。

图2：平面π-扩展二聚环对苯撑[12]CPP和相关结构的表面合成。

图3：平面π-延伸二聚环对苯撑[12]CPP（四聚体）和弯曲扶手椅型bent armchair石墨烯纳米带graphene nanoribbons，GNR三聚体化学结构。

图4：平面π-扩展二聚环对苯撑[12]CPP电子结构。

图5：四聚体（平面π-扩展二聚环对苯撑[12]CPP）和三聚体分子轨道。

图6：全球芳香性和环电流。

    该项研究，实现了表面合成平面π-延伸[12]CPP，并解决了化学中控制CPP的π-延伸，及其转化为平面化CPP大环的长期挑战。平面π-扩展[12]CPP是一种纳米石墨烯，其特征在于全扶手椅边缘和外围对位连接的亚苯基单元。由于沿着共轭路径波函数的相长量子干涉，对位共轭促进了沿着扩展π系统的强电子通信，从而围绕整个环的离域状态。为此，大环在其双电荷构型中具有环电流，从而产生整体芳香性。此外，与传统CPP相比，CPP平坦化使p轨道的重叠大化，并且与π延伸相结合，显著减小了带隙。这种前所未有的碳基纳米结构，为新型原子精确的量子材料开辟了新的途径，并为分子量子环的基础实验提供了新的研发平台。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41557-022-00968-3DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-022-00968-3

信息来源：公众号【今日新材料】

氧化石墨烯：

    氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

    氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

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