石墨烯纳米带 （Graphene Nanoribbons, GNRs）具有带隙精确可调的特性，以及在光学、电学、磁学方面表现出的优异性质，使其在晶体管、量子器件等应用中具有广阔前景。其中，石墨烯纳米带异质结（GNR Heterojunctions）通过将不同拓扑结构的 GNRs 相结合，从而可以实现对其带隙和局部性质的进一步调控。此外， 石墨烯纳米带异质结还能够在异质界面上构建独特性质的拓扑电子相，这为其在未来的量子器件应用领域提供了巨大潜力。然而，由于缺乏高效可行的合成策略，精准且可控的合成石墨烯纳米带异质结仍然是石墨烯纳米带研究领域所面临的巨大挑战之一。

         德累斯顿工业大学、马普微结构物理研究所的冯新亮/马骥团队利用一种新型的链生长聚合方案，通过可控的铃木催化剂转移聚合（SCTP）和随后的肖尔反应，成功合成了一种同时具有 N=9 扶手椅型（Armchair）边缘和人字形（Chevron）的GNR 异质结（9-AGNR/cGNR）。

         研究团队将相关成果以题为“Precision Graphene Nanoribbon Heterojunctions by Chain-Growth Polymerization”的论文发布在《Angewandte Chemie》上。

图1通过链增长聚合的策略合成9-AGNR/cGNR 异质结

图2. a， c分别为聚合物分子量Mn与不同的单体/引发剂比例在Ruphos Pd G3与PhPd(tBu3P)Br的催化体系中的关系， b，d为相应的SEC分析

图3. a为共聚物前驱体poly-M1/M2和纳米带异质结9-AGNR/cGNR的红外光谱表征，b为9-AGNR/cGNR的拉曼光谱表征，c为9-AGNR， cGNR以及9-AGNR/cGNR的紫外光谱表征，d为未含取代基的9-AGNR/cGNR异质结在金（111）表面的STM表征

结论：

  本文通过链生长聚合方案构建N=9扶手状和chevron GNR片段(9- agnr /cGNR)的GNR异质结。在2-(6′-溴-4,4′-双十四烷基[1,1′:2′，1′-三苯基]-3′-基)硼酯(M1)和2-(7-溴-9,12-二苯基-10,11-二(4-十四烷基苯基)-三苯基-2-基)硼酯(M2)之间进行可控的Suzuki-Miyaura催化转移聚合(SCTP)合成，然后与可控Mn (18k)和窄D(1.45)进行Scholl反应得到嵌段共聚物(poly-M1/M2)。这项研究实现了精准可控地合成具有不同拓扑结构的石墨烯纳米带异质结。这不仅为未来研究探索具备独特电子特性的新型石墨烯纳米带异质结提供了有力的方法，还为将这些异质结集成到新型纳米电子器件中奠定了坚实的基础。