近日，天津師範大學化學學院李春舉教授團隊的科研成果發表在化學合成領域國際權威期刊《自然·合成》上。

更輕更靈活的人形機器人、更長時間續航且安全性更高的電動汽車、精準直達病灶的“納米定嚮導彈”……讓這些曾經的“不可能”變為現實的是一種名為碳納米管的材料。碳納米管密度僅為鋼的1/6，但彈性模量是鋼的5倍，強度最高可達200Gpa，抗拉強度是鋼的100倍，它在常溫下的熱導率也遠超其他金屬材料，被譽為“工業味精”“黑色黃金”。

如果碳納米管是一列火車，天津師大團隊研究的環對苯撐（CPPs）就是其中的一節車廂，“火車”想平穩可控地行駛，車廂至關重要。這類分子由苯環首尾相連而成，結構精巧，被視為實現碳納米管精準化學合成的核心“種子”或模板，有望從根本上解決傳統製備方法中産物手性與尺寸不可控的瓶頸問題，推動納米碳材料走向按需定制的“分子製造”。

環對苯撐雖好，但因其環狀結構的高張力特性，長期以來合成難度大、步驟煩瑣、産率低，嚴重限制了其應用。李春舉教授團隊經過無數次思考、設計和實驗，終於撥雲見日。他們聯合南開大學、得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員，提出了一種名為“擴展聯苯芳烴分子內偶聯法”（ICEB）的新策略。“該方法的巧妙之處在於：先構建一個結構更松弛的可定制化大環前體，再通過關鍵反應‘收緊’成目標納米環，大幅降低了合成難度，並具有良好的普適性。”

利用這一高度靈活的模塊化設計，團隊成功製備了20種結構各異的環對苯撐衍生物，實現了對其光物理性能的精細調控。“這項研究為複雜碳納米結構的可控合成提供了新工具，意味着未來我們可以像‘定制服裝’一樣定制環對苯撐共軛納米環。”李春舉説。（記者 陳欣然 通訊員 張立新）