原子级上精确控制的石墨烯纳米带GNR（graphene nanoribbon）材料目前由于其高度可调控的电子学、光学、载流子传输性能获得了广泛关注，但是目前合成石墨烯纳米带材料的方法一般基于在金属表面上进行化学反应得到，由于金属基底遮盖了其电子结构，限制了其应用。橡树岭国家实验室A.-P. Li，埃朗根-纽伦堡大学K. Amsharov等展示了一种合成方法，通过在半导体氧化物表面上进行反应，实现了原子级别上可精确控制的石墨烯纳米带材料，该合成过程中通过热处理实现了预先设计的连续活化C-Br，C-F键，脱氢成环过程。通过扫描隧道显微镜和相关光谱方法验证了该连续步骤实现了之字形边界的扶手椅型结构平面GNR，并且作者发现了GNR和金红石TiO₂基底之间的弱相互作用。

 本文要点：

（1）

通过含有三个蒽结构的双溴端基分子DBDFTA（10，10’-二溴-1’，4’-二氟-9，9’：10’，9’-三蒽）作为反应物分子在TiO₂表面反应，首先通过活化C-Br键构建蒽的长链分子结构，随后通过活化三蒽分子中的C-F键，将蒽之间进行分子内构建更大的芳环。随后借助大芳环上的应力，通过脱氢反应构成大芳环体系。通过扫描隧道电子显微镜对纳米带中的HOMO、HOMO+1、LUMO、LUMO+1结构进行分析。此外，作者发现了石墨烯纳米带中的磁性基态（magnetic ground state），并且石墨烯纳米带的电子和基底之间处于去耦状态（和金属基底上不同），因此能够对负载于TiO₂上的石墨烯纳米带测试其载流子输运性质等问题。

参考文献

M. Kolmer, A.K. Steiner, I. Izydorczyk, W. Ko, M. Engelund, M. Szymonski, A.-P. Li*, K. Amsharov*

Rational synthesis of atomically precise graphene nanoribbons directly on metal oxide surfaces, Science 2020

DOI：10.1126/science.abb8880

https://science.sciencemag.org/content/early/2020/06/24/science.abb8880