碳纳米链（Carbon Nanothreads）是一种一维富sp3的聚合物，由于其亚纳米级的宽度和类金刚石芯，碳纳米线兼具高拉伸强度与柔韧性的特性。这些延伸的碳固体是通过压力诱导的sp2分子（如苯）聚合而成。尽管已经报道了一些碳纳米链的研究，但其需要高起始压力（≥17 GPa）来合成，因此排除了其可扩展性，限制了应用范围。
近日，美国宾夕法尼亚州立大学Elizabeth Elacqua报道了一种可扩展的基于呋喃分子的碳纳米链合成方法。
文章要点
1）由于呋喃分子的芳香性比其他分子前驱体的芳香性要小，因此可以通过常压来诱导其聚合，起始反应压力仅为10 GPa。当缓慢压缩至15 GPa并逐渐减压至1.5 GPa时，研究人员在原位观察到清晰的6倍衍射图样，表明液体呋喃形成了有序的晶体结构。
2）反应产物的单晶X射线衍射（XRD）显示出3个不同的d间距，范围从4.75到4.9 Å，其大小、角间距和各向异性程度与研究人员对呋喃纳米链晶体的原子模拟相一致。此外，粉末X射线衍射、拉曼/红外光谱和质谱分析进一步证明了发生了聚合反应。
3）研究人员通过比较红外光谱与计算的振动模式，初步获得了特定纳米链结构的光谱特征，即syn、ant和syn/ant构型。此外，质谱分析表明，碳纳米链的分子量至少可以达到6 kDa。因此，呋喃为可扩展碳纳米链合成提供了一种有效途径。
参考文献
Steven Huss, et al, Scalable Synthesis of Crystalline One-Dimensional Carbon Nanothreads through Modest-Pressure Polymerization of Furan, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.0c10400
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10400
