日本愛媛大學研究生院理工學研究科的博士研究員吳凡（現爲南京大學研究員）及高瀨雅祥副教授和宇野英滿教授等人組成的研究團隊，與南京大學化學化工學院的沈珍教授等人合作，成功合成出了翼型含氮奈米石墨烯。
翼型奈米石墨烯的合成及性質（供圖：愛媛大學）
近年來，業界研究了很多將多環芳烴化合物（PAH）視爲分子結構明確的高純度奈米石墨烯的化學合成法。利用這種二維奈米石墨烯構建結構可控的三維聚集體和空間，有望創造出擁有獨特結構特性的新材料。研究團隊一直在利用吡咯（雜環芳烴化合物胺的一種）研究含氮PAH之一Hexapyrrolohexaazacoronene（HPHAC）的合成及其特性。
富含電子的吡咯構成的HPHAC類材料容易氧化，其雙電子氧化體具有全局芳香性等獨特特徵，此前僅研究了包括類似物在内的單體合成及其結構-特性關係，但沒有進行過關於構建結構可控的三維結構的二聚體合成研究。
此次，研究團隊採用雙環辛二烯骨架作爲結構剛性交聯位點，合成了彎曲成翼型的HPHAC二聚體。與已知的HPHAC單體一樣，新合成的二聚體也觀測到了穩定的氧化還原特性。另外，還透過單晶結構分析和各種光譜測量明確了因氧化狀態而異的聚集模式。
此外還應答，在HPHAC二聚體的四陽離子種中，被兩個HPHAC環繞的三維空間芳香性強化。這表明HPHAC的磁性和電子特性是相互影響的。
高瀨副教授表示：「此次透過將氧化還原活性奈米石墨烯用於兩翼，根據氧化狀態構建了不同的聚集體。近年來已經成功合成彎曲的π電子化合物等。但幾乎沒有以此爲組成單元構建結構可控三維聚集體和空間的例子。如果能實施高機械堅固性和大表面積，就有望用於感測器、成像裝置和能源轉換材料等。」
【論文】
DOI: (10.1021/acs.orglett.1c03669)
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
