在使用非芳香聚烯的单壁碳纳米管上进行奇拉指数选择性包装的时间解析观测
Woojung Chung1, Kazuyuki Nobusawa, Hironari Kamikubo
1Graduate School of Materials Science, Nara Institute of Science and Technology, Ikoma, Nara, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|January 17, 2013
概括
聚二基 (PSi) 选择性地结合单壁碳纳米管 (SWNTs) 的直径,由CH-π相互作用驱动. 动态包装揭示了PSI的结构变化,使SWNT分离的定制聚合物设计成为可能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 单壁碳纳米管 (SWNTs) 具有独特的电子特性,受其奇拉指数 (n,m) 的影响.
- 将SWNT通过其特定的奇拉指数进行分离对于先进的应用至关重要.
- 聚二基 (PSi) 是具有选择性分子相互作用潜力的σ合聚合物.
研究的目的:
- 通过使用聚二基 (PSi) 来研究SWNTs的奇拉指数选择性结合和分离.
- 阐明SWNT上PSI的动态包装行为和形状变化.
- 了解PSI-SWNT相互作用的驱动力和动力学,以合理设计聚合物.
主要方法:
- 通过线性链 PSi.对SWNT进行直径选择性包装.
- 使用时间分辨率的紫外线光谱与PSI的异型紫外线吸收作为染色体指示器.
- 随着时间的推移,对紫外线光谱进行动态分析,以追踪结构变化.
主要成果:
- 带有线性基侧链的PSi证明了SWNTs (~0.9 nm) 的直径选择性包裹,分离了 (7,6) 和 (9,4) 的SWNTs.
- 确定了PSI的基链和SWNT的石墨烯表面之间的CH-π相互作用是驱动力.
- 动态包裹涉及三个不同的动态阶段:快速吸附 (<30毫秒),逐渐吸附 (τ(1) =31.4毫秒) 和缓慢重新排列 (τ(2) =123.1毫秒).
- 在包装时,PSI从柔性/螺旋形 (φ=145°, λ(-1) =2.6nm) 转变为刚性/平面 (φ=170°, λ(-1) =7.4nm).
结论:
- 聚 ((dialkylsilane) 有效地实现单壁碳纳米管的奇拉指数选择性结合和分离.
- 该研究提供了关于聚合物-纳米管相互作用的动态构造变化和动力学的见解.
- 这些发现可以指导聚合物的合理设计,用于有针对性的SWNT分离和应用.
