天津师大团队点亮“黑色黄金”

中国教育报讯（记者 陈欣然 通讯员 张立新）近日，天津师范大学化学学院李春举教授团队的科研成果发表在化学合成领域国际权威期刊《自然·合成》上。

更轻更灵活的人形机器人、更长时间续航且安全性更高的电动汽车、精准直达病灶的“纳米定向导弹”……让这些曾经的“不可能”变为现实的是一种名为碳纳米管的材料。碳纳米管密度仅为钢的1/6，但弹性模量是钢的5倍，强度最高可达200Gpa，抗拉强度是钢的100倍，它在常温下的热导率也远超其他金属材料，被誉为“工业味精”“黑色黄金”。

如果碳纳米管是一列火车，天津师大团队研究的环对苯撑（CPPs）就是其中的一节车厢，“火车”想平稳可控地行驶，车厢至关重要。这类分子由苯环首尾相连而成，结构精巧，被视为实现碳纳米管精准化学合成的核心“种子”或模板，有望从根本上解决传统制备方法中产物手性与尺寸不可控的瓶颈问题，推动纳米碳材料走向按需定制的“分子制造”。

环对苯撑虽好，但因其环状结构的高张力特性，长期以来合成难度大、步骤烦琐、产率低，严重限制了其应用。李春举教授团队经过无数次思考、设计和实验，终于拨云见日。他们联合南开大学、得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员，提出了一种名为“扩展联苯芳烃分子内偶联法”（ICEB）的新策略。“该方法的巧妙之处在于：先构建一个结构更松弛的可定制化大环前体，再通过关键反应‘收紧’成目标纳米环，大幅降低了合成难度，并具有良好的普适性。”

利用这一高度灵活的模块化设计，团队成功制备了20种结构各异的环对苯撑衍生物，实现了对其光物理性能的精细调控。“这项研究为复杂碳纳米结构的可控合成提供了新工具，意味着未来我们可以像‘定制服装’一样定制环对苯撑共轭纳米环。”李春举说。