克劳斯·缪伦院士讲解“碳纳米结构设计及其在电子到量子技术领域的应用”

【本站讯】9月20日，国际著名有机化学家、高分子化学家和富碳材料学家，德国马普协会高分子研究所克劳斯·缪伦（Klaus Muellen）院士做客第80期黄岛讲坛，作题为“碳纳米结构设计及其在电子到量子技术领域的应用”（Carbon Nanostructures by Design: from Electronics to Quantum Technologies）的学术报告。

克劳斯·缪伦指出，化学学科在节能、能源转换、储能等能源利用各个领域具有重要作用，以石墨烯为代表的碳材料因其高电荷迁移率、透光性、厚度低至0.345nm等特性，在能源利用中发挥重要作用，但由于其无带隙的特性，无法应用于场效应传感器等器件。基于此，他开创性地利用化学合成方法可控制备碳纳米材料，并成功用于传感器、肿瘤治疗、药物传输等领域。

克劳斯·缪伦介绍了以多环芳烃为原料通过简单氧化偶联可控制备纳米石墨烯的方法，通过调控合成前体的结构及产物芳环上的取代基，实现了对纳米石墨烯带隙、溶解性、几何结构、缺陷等的精准调控，为碳材料在不同器件中的应用奠定基础。他指出，利用从上到下的合成方法，通过对碳材料的物理、化学处理制备石墨烯纳米带，存在产物及其边缘结构不可控的难题。通过溶液合成的方法，利用功能化多环芳烃为前体，通过成熟的有机反应，如Suzuki反应、Yamamoto反应、Diels-Alder反应等，成功实现了石墨烯纳米带的精准合成，长度可达600nm。利用卤代多环芳烃为前体，通过在金属晶面上的聚合反应，成功实现了石墨烯纳米带在场效应传感器中的应用，进一步对纳米带边缘拓扑结构的精准调控，为该材料在量子计算中的应用奠定基础。

克劳斯·缪伦着重强调了材料精准合成的重要性，介绍了调控纳米石墨烯外围烷基链结构，实现碳材料在神经系统疾病快速、无创且廉价的诊断工具中的应用。通过改变特定着色剂分子结构，实现其吸光性能的调控，增强其吸收近红外、红外光的能力，从而应用于肿瘤的光热治疗领域。最后，他介绍了其他精准合成的碳材料在爆炸物检测、药物传输等领域的重要应用。

报告结束后，克劳斯·缪伦与现场师生进行了深入探讨交流，解答了碳材料精准合成的策略及调控机理，并就基础研究和应用研究的关系开展讨论，强调了基础研究、源头创新的重要性。

克劳斯·缪伦（Klaus Muellen），德国科学院院士，德国工程院院士，欧洲科学院两院院士，美国艺术与科学院院士，德国化学会主席、德国先进科学与医学学会主席，担任《美国化学会志》（JACS）副主编等20余家学术期刊的主编、副主编、编委等职务。首次提出了富碳高分子概念，是固体有机化学与有机电子学的奠基人之一。在富碳化学与相关材料研究领域发表高水平研究论文2000余篇，被引逾17万余次，H因子超过170；获范特霍夫奖、法兰西学院奖、赫尔曼施陶迪格奖和阿道夫冯拜耶奖等60余奖项。