Albert Einstein construeerde vergelijkingen van de algemene relativiteitstheorie door de Riemann-geometrie aan te nemen. Naast de sleutelrol die het speelde in de wiskunde en natuurkunde, heeft de Riemann-geometrie voorspellingen gedaan voor de eigenschappen van gebogen koolstofmaterialen. De synthese van dergelijke gecompliceerde koolstofmaterialen met Riemann-oppervlakken blijft echter een grote uitdaging.

In een studie gepubliceerd in Nature Communications , rapporteerde een onderzoeksteam onder leiding van Prof. Du Pingwu van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen, de synthese van een π-verlengd nanographene koolstof nanosolenoïde (CNS) materiaal. Het materiaal bestond uit continue spiraalvormige grafeenvlakken, zoals typerend voor het Riemann-oppervlak. Het CNS vertoonde speciale fotoluminescentie en magnetische eigenschappen.

Om het materiaal te verkrijgen, synthetiseerden onderzoekers eerst polyfenyleenprecursor (P1) via een Pd-gemedieerde Suzuki-koppeling en voerden vervolgens een Scholl-reactie uit als de cyclodehydrogeneringsstap. Ze bevestigden het bestaan ​​van het CZS door veranderingen in het solid-state nucleaire magnetische resonantie (NMR) en Fourier-transformatie infrarood (FT-IR) spectrum tussen P1 en CNS te identificeren.

Vanwege de uitgebreide π-conjugatie vertoonde het CNS een roodverschoven emissieband in vergelijking met P1. De levensduur van P1 en CNS verschillen ook zoals gemeten door de tijdsopgeloste fotoluminescentie (TRPL) techniek, wat de invloed aangeeft van grote π-conjugatie in CNS.

Conventionele TEM zou, vanwege zijn hoge energie-output, structurele schade aan het CZS veroorzaken. Dus namen onderzoekers een lage dosis geïntegreerde differentiële fasecontrast scanning transmissie-elektronenmicroscopie (iDPC-STEM) en observeerden enkelstrengs CNS-helix. De waargenomen schroefpitch en breedte kwamen goed overeen met die van de berekening.

Onderzoekers bestudeerden vervolgens de magnetische en elektronische eigenschappen van het CZS. Zoals aangetoond door elektronen paramagnetische resonantie (EPR) spectroscopie, bestond er bij kamertemperatuur een groot aantal radicaloïden in het CZS. Supergeleidende kwantuminterferentie-apparaat (SQUID) magnetometrie gaf een magnetisatiegeheugeneffect onder 150 K aan. Bovendien kon een grote thermische hysterese worden waargenomen onder 10 K als gevolg van het breken van π-elektronen als gevolg van de helixstructuur.

Dit werk introduceerde een gemakkelijke synthetische benadering van CNS met Riemann-oppervlakken en maakte het mogelijk om de nieuwe fysische eigenschappen van dergelijke materialen te bestuderen. + Verder verkennen

Synthese en eigenschappen van vleugelvormig nanograafeen