Nasschemische Bottom‐up Synthese von Graphen‐Nanostreifen mit atompräzisen Nanoporen

Die Inkorporation von Nanoporen in Graphen‐Nanostrukturen wurde als effiziente Methode zur Anpassung der Bandlücke und elektronischen Struktur dieser Materialien demonstriert. Allerdings ist die atomgenaue Einbettung uniformer Nanoporen in Graphen‐Nanostreifen (GNS, engl. GNR) auf atomarer Ebene durch Mangel an effizienten Synthesestrategien bislang unterentwickelt. Wir berichten hier vom ersten lösungschemisch dargestellten, vollständig durch Scholl‐Reaktion konjugierten porösen GNS (pGNS), welchen wir durch das atomgenau dargestellte Polyphenylen P1 mit vorinstallierten hexagonalen Makrozyklen zugänglich machen konnten. pGNS enthält periodische Poren im sub‐Nanometerbereich (0.6 nm) mit einem Abstand von 1.7 nm zueinander. Um unsere Synthesestrategie zu untermauern, wurden zwei poröse Modellverbindungen (1 a, 1 b) mit einer zu pGNS identischen Pore erfolgreich dargestellt. Die chemische Struktur und photophysikalischen Eigenschaften von pGNS wurden durch verschiedene spektroskopische Methoden untersucht. Die eingebetteten periodischen Nanoporen vermindern die π‐Konjugation und damit die Interaktion zwischen den Nanostreifen, verglichen mit nicht porösen GNS von ähnlicher Breite. pGNS zeigt demzufolge eine erhöhte Bandlücke und eine verbesserte nasschemische Prozessierbarkeit. Der poröse Graphen‐Nanostreifen pGNS wurde als erster seiner Art durch nasschemische bottom‐up Synthese erhalten. Schlüssel zu dieser Struktur ist ein rational entworfenes und atomgenau synthetisiertes Polyphenylen, welches die hexagonalen Nanoporen bereits als Strukturelement enthält, was pGNS mit einem vollständig konjugierten aromatischen Kern und präzise eingebetteten Nanoporen zugänglich machte. pGNS zeigt eine erhöhte Bandlücke sowie eine erhöhte lösungsvermittelte Prozessierbarkeit gegenüber ähnlichen nicht porösen Graphen‐Nanostreifen