Angew. Chem.：具有精确分子结构的石墨烯纳米带热致液晶

石墨烯纳米带（GNR）是宽度小于50纳米的石墨烯条带，凭借高载流子迁移率、高热导率以及独特的非零带隙特性，在集成电路领域具有巨大的应用潜力。将GNR精准排列并组成层次化且规整的结构是实现高性能半导体器件的关键。然而，传统的取向技术难以获得无缺陷、分子结构精确的GNR阵列。

近日，东南大学杨洪教授课题组提出了一种通过赋予GNR热致液晶性来制备高度有序GNR阵列的策略，成功实现了分子级精度的结构控制和二维有序组装。这种基于GNR的热致液晶分子（GNR-LC）可通过自下而上的溶液合成法制备而成，能够自组装形成六方柱状相，构建一维电荷传输通道，并实现垂直排列。该GNR-LC材料展现出优异的空穴迁移率，可达2.4 cm² V^-1·s^-1，在光电子学领域有很好的应用前景。

GNR-LC分子的合成路线采用自下而上的合成策略，从苯环衍生物小分子出发，经过铃木-宫浦交叉偶联反应、钯催化的环化二聚反应、肖尔氧化环脱氢等一系列反应，最终构建出带有十二个长烷氧基链的扶手椅型GNR液晶分子。

通过X射线散射、偏光显微镜等表征手段，证实GNR-LC分子能够在较宽的温度范围内自组装成紧密π堆叠的六方柱状液晶相，可自发实现GNR的垂直取向排列，构筑出一维电荷传输通道。基于GNR-LC的器件具有超过2.4 cm² V^-1 s^-1的空穴迁移率，这一性能显著优于绝大多数已报道的基于多环芳烃核的盘状液晶半导体材料。

本研究通过自下而上溶液合成法与热致液晶自组装技术，成功实现了GNR有序排列的原理验证。该进展为未来开发适用于大规模复杂GNR体系的定向排列策略提供了有效途径。

论文信息

Graphene Nanoribbon Core Thermotropic Liquid Crystal with a Well-Defined Molecular Structure

Jun Hu, Dr. Zhen Yu, Dr. Yong Yang, Jiaxiang Huang, Dr. Zhiyang Liu, Dr. Shuai Huang, Dr. Meng Wang,  Prof. Hong Yang

东南大学博士研究生胡俊和济南大学余珍副教授为论文共同第一作者，东南大学杨洪教授和王猛副研究员为论文共同通讯作者，感谢科技部重点研发计划(2022YFA1405000)和国家自然科学基金(22325501、U24A20508、52173109、52473107)对本工作的资助。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202501161