近日，昆明理工大学材料科学与工程学院蔡金明教授、卢建臣教授团队与日本冲绳科学技术大学院 Akimitsu Narita 教授团队开展合作研究，在纳米石墨烯精准合成领域取得了重要进展。相关研究成果以《On-Surface Synthesis of Nanographenes Through Domino Cyclization Reactions》为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

纳米石墨烯作为碳纳米材料的重要成员，在高性能晶体管制备、电池性能提升、复合材料增强以及电子器件优化等领域具有潜在应用价值，受到广泛关注。目前，表面合成纳米石墨烯的方法存在局限性，现有合成手段主要依赖氧化环化反应，难以满足多样化的结构设计需求。多米诺环化反应是有机化学中一种重要的串联反应类型，常用于溶液化学法合成多环芳烃，但尚未在纳米石墨烯的表面合成中得到应用。

鉴于此，昆明理工大学材料科学与工程学院蔡金明教授和卢建臣教授团队，通过设计含有乙炔基团的前驱体分子，在超高真空环境下热退火，引发乙炔基团的多米诺环化反应，成功合成纳米石墨烯。单原子分辨率的 STM 图像展示了纳米石墨烯的边界结构特征，键分辨扫描隧道显微镜（BR-STM）技术成功捕捉到内部碳原子的精确排布。进一步结合扫描隧道谱（STS）分析，明确了两种纳米石墨烯的能隙分别为 2.16 eV 和 1.96 eV。通过电流/电压微分图（dI/dV Map），实现了对纳米石墨烯实空间电子态分布的可视化呈现。研究成果揭示纳米石墨烯的电子结构特性，为其在纳米电子学、高性能电子器件等前沿领域的应用开发提供了重要理论依据与数据支撑。本研究中所发现的多米诺反应机制，能够精准调控纳米石墨烯的分子骨架，突破了传统表面合成技术在结构设计上的瓶颈。该创新性反应路径不仅拓展了纳米石墨烯的结构多样性，为碳纳米材料的定向合成与功能化设计开辟了新策略，有望为表面合成带来新的技术变革。

昆明理工大学为论文的第一单位，卢建臣教授、蔡金明教授和日本冲绳科学技术大学院 Akimitsu Narita 教授为通讯作者。材料学院孙诗杰博士（现为分析测试中心特聘副教授）和硕士研究生李青艳为共同第一作者。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、云南省重大科技专项等项目的资助。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202425167