石墨烯纳米带（GNR）的性能受如边缘结构、长度、宽度和杂原子掺杂等结构变量的影响，需要原子精度才能充分发挥其应用潜力。虽然长度影响GNR的关键性能，但控制长度的合成方法研究甚浅，对GNR性能的影响也尚未得到充分探讨。

近日，西班牙 POLYMAT 的Aurelio Mateo-Alonso领导的研究团队，开发了一种由较小纳米带直接合成的方法，像乐高积木一样，用长度仅为2纳米的小结构构筑基本模块。每个模块都有互补的端基（羰基或胺基）。在适当的酸性条件下，会触发类似点击的缩聚反应将它们连接在一起。每次迭代都会形成一个指数级更长的纳米带，最终形成创纪录的近36纳米长的石墨烯纳米带。

这种“加速”模块化方法制造出的分子纳米带长度是有史以来最长的三倍，且只需三个简单的步骤。超长石墨烯纳米带近 36 纳米，具有 147 个线性融合环和由 920 个原子组成的共轭核心。由于其荧光特性优于先进的量子点，有望在电子和光电子领域得到广泛应用。在此之前，该研究团队相继制造出当时破纪录的7.7纳米长以及13纳米长的石墨烯纳米带。相关研究以“Accelerated iterative synthesis of ultralong graphene nanoribbons with full atomic precision”为题发表在《Cell Press》杂志上。

图1. GNR的收敛迭代合成 (A)结构信息（分子式仅表示芳香族核中的原子，灰色部分突出显示) (B) NR-27-Q、NR-67-Q和NR147-Q的收敛迭代合成路线。

图2. 结构表征。(A) NR-7-Q、NR-27-Q、NR-67-Q和NR-147-Q的500 MHz 1 H NMR谱(CDCl3, RT)和(B) MALDI-TOF质谱 (C) NR-7-Q (D) NR-27-Q (E) NR-67-Q (F) NR-147-Q最稳定的(P,M,P)构象的不同观点。

图3. GNRs的光学和电化学表征。(A) gnr在CHCl3中的紫外-可见吸收光谱和(C)荧光光谱。(B)自然光下NRs在CHCl3中的5 mM溶液和(D)紫外光下。(E)n-Bu4NPF6/CH2Cl2中gnr的循环伏安图。(F) NR-147-Q选定的前沿轨道。

图4. GNR长度相关光电导率测量。(A)不同GNR的时间分辨太赫兹光电导率在共振激励下与吸收光子密度归一化。(B)由德鲁德-史密斯模型推断的电荷散射时间;虚线表示长度相关散射的简单模型补充信息中描述的时间/光电导率。(C)NR-147-Q在1.0 ps时的频率分辨复太赫兹光导率。实线对应于德鲁德-史密斯拟合描述了复杂太赫兹光电导率的实分量和虚分量。

总体而言，该研究展示了在合成分子级石墨烯纳米带方面收敛迭代方法的强大威力，并为设计和合成其他类型可溶性巨型GNRs和纳米石墨烯，以全原子精度揭示其长度和尺寸对性质影响的细节铺平了道路。研究还表明，超长分子级GNRs的光电性能可以与量子点相媲美，可能为 LED、光伏、成像等领域的应用打开大门，而全原子精度带来的控制和再现性在这些性质方面提供了额外的价值。

原文：

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.06.017

信息来源：Carbontech

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。