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磁性碳材料由于其獨特的磁學(xué)性質(zhì)而在室溫磁體，自旋量子學(xué)和量子器件中有卓越的應(yīng)用前景，因此作為一種新型材料備受關(guān)注。而存在兩個或多個擴(kuò)展的鋸齒形（zigzag）邊緣結(jié)構(gòu)的石墨烯納米帶可能導(dǎo)致獨特的開殼特性和磁學(xué)性質(zhì)。這些Z字形邊緣上的電子表現(xiàn)出不同的旋轉(zhuǎn)方向使得石墨烯納米帶作為一種新型材料，將成為下一代智能納米電極，光電子，自旋電子學(xué)等研究領(lǐng)域的首選材料。

并苯系列分子作為磁性碳材料中的明星分子，近年來備受科技界的關(guān)注，但是，對化學(xué)家們來說，其超高的雙自由基特征及高反應(yīng)活性，讓其制備與表征仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

科學(xué)家們前期利用濕法合成技術(shù)合成了世界上僅有的四個并苯分子，并對其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行詳細(xì)的研究。在本研究中，團(tuán)隊通過理論計算來預(yù)測、精準(zhǔn)的分子設(shè)計以及自上而下的濕法合成技術(shù)，突破技術(shù)堡壘，成功制備了迄今為止雙自由基特征最高，結(jié)構(gòu)最大的明星分子并六苯。并通過X射線單晶衍射方法明確了其分子化學(xué)結(jié)構(gòu)，利用紫外可見光譜儀和飛秒瞬態(tài)吸收光譜儀研究其光學(xué)性能，電化學(xué)工作站測定其電學(xué)性質(zhì)，利用電子自旋共振儀，脈沖電子自旋共振儀和超導(dǎo)量子干涉儀研究其磁學(xué)性能，同時，通過高斯理論計算研究了其全局芳香性和電子結(jié)構(gòu)。并六苯分子的成功合成，不僅僅是分子水平上的突破，且研究提供的自上問下的方法，對下一代磁性碳材料的研究提供了良好的借鑒意義，該分子在有機(jī)電子學(xué)、自旋電子學(xué)、量子器件等前沿科學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。同時，也是契合湖南省“三高四新”中具有核心競爭力的科技創(chuàng)新高地戰(zhàn)略布局的一環(huán)。該項目得到了國家自然科學(xué)基金項目、湖南省自然科學(xué)基金杰出青年項目，湖南省重點研發(fā)項目等的支持。

圖1. 具有代表性意義的閉殼和開殼自由基共振形式的并苯系列分子