De nouveaux travaux d'une équipe de scientifiques dirigée par les Drs. Kuo Li et Haiyan Zheng du Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (HPSTAR) ont collaboré avec le Dr Jing Ju de l'Université de Pékin ont découvert une polymérisation induite par la pression de 1, La 4-diphénylbutadiyne produit des nanorubans graphitiques cristallins. Leur étude fournit une nouvelle stratégie pour synthétiser des nanorubans de graphène en vrac cristallin avec un ordre à l'échelle atomique et une largeur contrôlée. Le résultat est publié récemment dans Journal de l'American Chemical Society .

Les nanorubans graphitiques (GNR) sont des bandes de graphène, qui a une bande interdite non nulle et présente un grand potentiel d'application dans le domaine des dispositifs électroniques et optoélectroniques à l'échelle nanométrique. La bande interdite est fermée en fonction de sa largeur, les structures de squelette et de bord ainsi que les substitutions au niveau atomique. Ainsi, la synthèse de GNR atomiquement précis est très critique. La méthode « de bas en haut », y compris la méthode de synthèse assistée par surface et médiée par une solution, est un protocole attrayant pour construire les GNR avec la structure souhaitée. Cependant, ces deux méthodes ne sont pas adaptées à la synthèse de GNR cristallins massifs.

Une approche prometteuse pour obtenir des produits cristallins est la polymérisation topochimique à l'état solide, qui peut être induite dans un environnement cristallisé contraint sous des stimuli physiques externes (lumière, Chauffer, pression, etc.). Malheureusement, les types de réaction de la SSTP sont limités à quelques types, comme 1, 4-addition, [2+2] cycloaddition et cycloaddition azoture-alcyne. Les réactions Diels-Alder (DA) et Dehydro-Diels-Alder (DDA) les plus utilisées pour construire un nouveau carbocycle à six chaînons en solution sont à peine observées dans la réaction à l'état solide, car atteindre la bonne orientation et la bonne distance entre un diène et un diénophile est extrêmement difficile.

La polymérisation induite par la pression (PIP) a montré ses avantages uniques dans la synthèse de divers nouveaux matériaux cristallins, parce que la pression est le moyen le plus efficace de réguler la structure cristalline et de comprimer la distance intermoléculaire du réactif. En utilisant la spectroscopie Raman et IR in situ, les auteurs ont trouvé que le PIP de 1, 4-diphénylbutadiyne (DPB) démarre via une réaction DDA inattendue avec le phényle comme diénophile au lieu de 1, 4-réaction d'addition entre diynes. En utilisant plusieurs techniques de pointe, les auteurs ont confirmé que le produit est constitué de nanorubans graphitiques en fauteuil cristallin. Il a une structure de nanoruban de graphène avec sp ³ -carbones au bord. On peut s'attendre à ce que le sp ³ le carbone peut se convertir en sp ² -des carbones en perdant de l'hydrogène et une structure GNR bien définie avec un bord de fauteuil clair et une largeur de 1 nm seront produites.

Par ailleurs, les chercheurs ont également effectué une diffraction de neutrons à haute pression in situ pour explorer la structure cristalline du DPB à la pression seuil de réaction (10 GPa) et la distance critique de cette réaction DDA a été déterminée à 3,2 Å. Sur la base de plusieurs distances quantitatives des différentes positions réactives avant réaction, ils ont proposé que le PIP soit dominé par la distance des positions réactives, ce qui est différent de la réaction en solution dominée par l'actif des groupes fonctionnels.