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卟啉共价功能化多壁碳纳米管光学性能研究取得重要进展

导读: 多壁碳纳米管是由多层同轴类石墨圆柱面重叠包覆而成的碳纳米管,由于其具有独特的结构特征及奇异多变的力学、电子和化学性能,因而在先进光电功能材料和器件的研制中具有极高的应用价值。

  多壁碳纳米管是由多层同轴类石墨圆柱面重叠包覆而成的碳纳米管,由于其具有独特的结构特征及奇异多变的力学、电子和化学性能,因而在先进光电功能材料和器件的研制中具有极高的应用价值;但是研究人员目前所面对的挑战主要在于这些多层碳材料在大多数有机极性溶剂和水相中很难溶解,这极大地限制了对这类碳材料研究和应用的进一步拓展。

  江南大学校长助理、“中-澳功能分子材料国际联合研究中心”张弛教授研究组的研究成果“卟啉共价功能化多壁碳纳米管的便捷制备及其增强的非线性光学性能”(Chemistry - A European Journal, 2013, 19(42), 14159-14170)首次设计并采用1,3-偶极环化加成反应将含有醛基的卟啉一步反应直接共价接枝在多壁碳纳米管的p-共轭基干表面,制备了具有较好溶解性和分散稳定性的有机-无机纳米复合材料,并采用稳态/瞬态荧光、拉曼、X-射线光电子等多种谱学手段进行了表征。

  非线性光学Z-扫描技术研究显示,所制备的有机-无机复合材料表现出相对于卟啉和多壁碳纳米管单体增强的三阶非线性光学性能;进一步的非线性光学机制研究表明,其增强的非线性光学性能和光限制功能可归因于卟啉基团的反饱和吸收、多壁碳纳米管的非线性散射及卟啉到多壁碳纳米管的光诱导电子或能量转移的累积效应。

  这一研究成果得到了国际同行评审专家的很高评价,两位专家都将论文学术原创性的等级评定为“Very Important”;专家在评审意见中指出:“这是一篇碳管领域的佳作。它解决了诸多问题,推动了纳米材料应用性的进一步拓展(This is an excellent work in CNT area. It solves several problems and pushes nanoscale material‘s application further.),…… 将卟啉基团键连到多壁纳米碳管的表面极大地改善了可溶性,这是纳米碳管研究领域的一个最有吸引力的主题(Attachment of the porphyrin moieties to the surface of the MWCNTs significantly improves the solubility, which is one of the most attracting topics in CNT study)”。

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