研究合成具有激发态手性演变特性的管状全苯纳米碳

分子纳米碳，作为连接有机小分子与碳纳米材料的重要桥梁，因其精确的结构和优异的光电性质而备受关注。通过自下而上的有机合成策略，科研人员能够在分子尺度上精确调控其结构。这不仅拓展了分子纳米碳骨架的多样性，也为深入探索光物理性质的理论机制提供了理想平台。

近日，中国科学院理化技术研究所研究员丛欢团队与华东师范大学、北京大学的科研团队合作，发展了大环轴向共价键连的合成策略，制备了两种同分异构的管状全苯纳米碳（TANC），揭示了其激发态手性动力学演变机制。

科研人员从定点官能化的环对苯撑出发，通过轴向官能团转化和苯–苯键的共价连接，分别合成了手性-TANC和内消旋-TANC两种异构体。手性-TANC，可视为缺陷石墨烯片段的卷曲对应体，在光激发下可通过桥联苯单元的折叠/解旋，实现构象动态运动，从而产生螺旋手性的动态演化。内消旋-TANC，在结构上对应缺陷联苯网络的卷曲片段，其晶体结构显示桥联苯单元，存在显著的扭曲应变，增强了分子整体构象的刚性。

为揭示手性-TANC的激发态动力学与圆偏振发光机制，科研人员利用飞秒瞬态吸收光谱和时间分辨圆偏振发光光谱，对其光物理性质进行了监测。研究表明，手性-TANC在光激发后八皮秒内发生了超快构象运动，理论计算与实验观测的TRCPL动力学信号衰减高度一致，证实了手性-TANC激发态下，桥联苯单元快速解旋导致的手性演变过程，从而建立了光诱导“扭曲–折叠”构象演变与激发态手性动力学之间的直接关联。

该研究为设计具有手性光学性质的分子纳米碳材料提供了理论依据，并为纳米尺度下的分子手性调控开辟了新思路。

相关研究成果发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等的支持。

论文链接

具有激发态手性演变特性的管状全苯纳米碳

管状全苯纳米碳的结构设计与合成