分會

第四十四分會：納米碳材料

摘要

富勒烯因兼具近各向同性的結(jié)構(gòu)與單一的組成元素，且通過摻雜或光激發(fā)等方式引入的電子自旋量子相干性良好，被認(rèn)為是一種極具前景的分子量子材料。針對量子體系的拓展性挑戰(zhàn)，富勒烯的可控修飾與化學(xué)改性技術(shù)使其相比于晶體缺陷等其他自旋載體材料展現(xiàn)出重要的競爭優(yōu)勢。Bingel反應(yīng)因條件溫和且產(chǎn)率較高，成為富勒烯功能化通用有效的方法，可用于制備高度官能化的富勒烯衍生物并極大改善其溶解性。然而目前所得衍生物存在官能團加成數(shù)量可控性與區(qū)域選擇性不足等問題，對其實現(xiàn)量子比特有序拓展提出挑戰(zhàn)。 本工作研究富勒烯衍生物的區(qū)域選擇性合成，利用多加成過程中空間位阻效應(yīng)的限制，實現(xiàn)區(qū)域選擇性的六加成富勒烯衍生物：通過改進(jìn)的Bingel反應(yīng)，在富勒烯碳籠上進(jìn)行親核加成，合成富勒烯六加成環(huán)丙烷化衍生物，并探究了反應(yīng)過程中典型的副反應(yīng)及避免策略。值得一提的是，親核試劑α-鹵代物側(cè)基可調(diào)，有望獲得種類豐富的富勒烯六加成衍生物，是一種具普適性的多加成 Bingel 反應(yīng)合成策略。通過核磁共振表征手段證明其區(qū)域選擇性后，我們將反應(yīng)遷移至氮內(nèi)嵌富勒烯體系，為進(jìn)一步對分子量子比特材料進(jìn)行量子邏輯門操控與終態(tài)讀出等研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞

富勒烯;分子磁性;量子比特;化學(xué)修飾

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