Synthese op het oppervlak heeft veel aandacht gekregen als een methode om atomair nauwkeurige eendimensionale (1D) en tweedimensionale (2D) polymeren te creëren met intrigerende eigenschappen. Vooral, grafeen nanoribbons (GNR's), een categorie quasi-1D nanomaterialen afgeleid van grafeen, zijn op grote schaal bestudeerd vanwege hun afstembare elektronische eigenschappen en potentiële toepassingen in halfgeleiderapparaten, zoals veldeffecttransistoren en spintronica. Er is een reeks top-downbenaderingen gevolgd om GNR's te produceren, maar een gebrek aan controle over de lintbreedte en randstructuur heeft hun verdere ontwikkeling belemmerd.

In 2010, Cai et al. rapporteerde eerst de fabricage van een atomair nauwkeurige fauteuil GNR (AGNR) op het Au(111)-oppervlak met behulp van een bottom-up benadering. Het basismechanisme omvat thermisch geactiveerde dehalogenering, oppervlakte-geassisteerde polymerisatie en tenslotte cyclodehydrogenering.

In het volgende decennium, deze bottom-upbenadering is uitgebreid om een ​​grote verscheidenheid aan GNR's te synthetiseren, inclusief AGNR's met verschillende breedtes, zigzag GNR's, GNR heterojuncties, chirale GNR's en chemisch gedoteerde GNR's. Op basis van de periodieke gelijkenis van hun elektronische structuren, AGNR's kunnen worden ingedeeld in drie families, 3p, 3p+1 en 3p+2 (die het aantal koolstofatomen in de smalle richting vertegenwoordigen).

Tot dusver, weinig studies hebben zich gericht op GNR-synthese op Cu (111) vanwege de sterkere oppervlakte-interactie, ondanks de lagere temperatuur voor dehalogenering. Er is aangetoond dat chirale GNR's kunnen worden gesynthetiseerd op Cu (111) met dezelfde voorloper die niet-chirale 7-AGNR op Au (111) oplevert en dat dehalogenering omkeerbaar kan zijn op Au (111) maar niet op Cu (111), wat inhoudt dat het reactiepad en de bereikte producten kunnen worden gecontroleerd door de keuze van het substraat.

Een tweede benadering om de reactieroute in oppervlaktegebonden synthese op maat te maken, is het introduceren van verschillende atoomsoorten, die in slechts enkele recente onderzoeken is overwogen. Blootstelling aan jodium creëert een monolaag tussen de polymeren en het Ag(111)-oppervlak die hun elektronische interacties ontkoppelt. In aanvulling, waterstof bleek bijproducten van halogeen te verwijderen en covalente koppeling te induceren, en zwavel om de aan het oppervlak begrensde Ullmann-reactie in of uit te schakelen.

De onderzoeksgroep van Prof. Lifeng Chi aan de Soochow University heeft onlangs het effect van zuurstof op de synthese van 3-AGNR's door oppervlaktegebonden Ullmann-koppeling onderzocht en vastgesteld dat het, in plaats daarvan, veroorzaakte een 1D naar 2D transformatie van de organometallische (OM) structuren.

Hier, hun doel was om de synthese van 3p-AGNR's op Cu(111), voortbouwend op de vorige studie over Au(111), en om het effect van zuurstof op laterale fusie van 3-AGNR's te onderzoeken, geïnspireerd door hun potentieel om CH-activering te bevorderen.

Hun onderzoek toonde de succesvolle synthese aan van 3p-AGNR's op Cu(111) via laterale fusie van poly(para-fenyleen) (d.w.z. 3-AGNR). Introductie van co-geadsorbeerde atomaire zuurstof verminderde aanzienlijk de temperatuur die nodig was om de laterale fusiereactie te induceren. De identificatie van dit katalytische effect kan de synthese op het oppervlak ten goede komen die dehydrogeneringsreacties toepast, niet beperkt tot GNR's, en benadrukt het potentieel van extra atomaire adsorbaten om oppervlaktereacties te sturen.