Supramolekulare Nanostrukturen von strukturell definierten Graphen-Nanoribbons in der wässrigen Phase

Strukturell gut definierte Graphen-Nanoribbons (GNRs) haben großes Interesse geweckt aufgrund ihrer einzigartigen optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften. Allerdings führen starke π-π-Wechselwirkungen innerhalb der GNRs zu einer schlechten Dispersibilität in der Flüssigphase, was weitere Untersuchungen dieser Materialien in zahlreichen Forschungsbereichen, einschließlich der supramolekularen Selbstorganisation, behindert. Strukturell definierte GNRs wurden durch eine Bottom-up-Strategie synthetisiert, die das Verknüpfen von hydrophilen Poly(ethylenoxid) (PEO)-Ketten unterschiedlicher Längen (GNR-PEO) beinhaltete. Eine PEO-Verknüpfung von 42-51 % erzeugt GNR-PEO-Materialien mit ausgezeichneter Dispersibilität in Wasser bei hohen GNR-Konzentrationen von bis zu 0,5 mg mL-1. Die "Stab-Coil"-bürstenartige Architektur von GNR-PEO führte zu einem 1D-hierarchischen Selbstorganisationsverhalten in der wässrigen Phase, was zur Bildung von ultralangen Nanogurten oder federartigen Helices mit einstellbaren mittleren Durchmessern und Steigungen führte. In wässrigen Dispersionssystemen absorbierten die Superstrukturen im nahen Infrarotbereich, was eine hoch effiziente Umwandlung von Photonenergie in thermische Energie ermöglichte.