Funding from the European Research Council (ERC Grant 239831) and a Humboldt Fellowship (BS) is gratefully acknowledged.

The authors have nothing to disclose.

所望hexayne両親媒性物質（3）は、直接的に順次臭素52,53及びトリチルエステル（2）（ 図1a）29の最終的な脱保護反応が続くアルキンセグメントのPd触媒伸長30,31、によって調製されます。成功した合成は、13 C NMRスペクトル（ 図1b）と同様にUV-Vis吸収スペクトル（ 図1c）31,54によって確認されます。これは、より高いoligoyneホモログが開発合成方法30,31により製造することができることで容易な性質を示します。しかし、心内oligoyne誘導体の感度を維持することが重要であり、希釈溶液での貯蔵は、長期の完全性を保証するために推奨されます。また、きちんとした化合物は、任意の早期分解を避けるために、室温以下で暗闇の中で処理する必要があります。これは、のために極めて重要ですこの化合物は容易に固体状態41で二量体化するよう、hexayneエステル（2）の合成にその場で製造される中間bromotriyne。 hexayne両親媒性物質は、（3）可逆的にプラトー55によって分離された2つの異なる凝縮相へのガス類似相から連続的な遷移を受け、空気-水界面（ 図2a、b）はフィルムを形成します。一定の面圧で経時表面積の発展を監視することフィルムがプラトー（ 図2C、D）以下の圧力で安定であったことを証明しました。単層の炭素は、したがって、8 MN / Mの面圧で調べました。表面圧面積等温線の再現可能な測定を達成するために、きれいなラングミュアトラフセットアップが最も重要です。 2919および2849センチメートルで伸縮振動非対称および対称メチレンためIRRAスペクトル表示バンド-1 </suP&gt;、凝縮され、 全トランス状態を命じ中のアルキル基（ 図3a、b）は 45,51のための特徴的。 2200および2171センチメートル-1でのバンドはhexayne部分（ 図3c）のC≡C伸縮振動に割り当てることができます。自己組織化単分子膜のUV照射の際に、これらのバンドは完全に消失、実質的に完全な変換（ 図4a-c）を示します。伸縮振動メチレンは、ドデシル鎖が液体展開、順序付けられていない（ ゴーシュ ）状態45,51に構造変化を起こすことを示す、2924および2855センチメートル-1（ 図4b）の周波数にシフトします。面圧の有意な増加が炭化（ 図4d）の際に層の横方向の拡張を示唆し、一定面積における炭化を通して起こります。炭化前後の単層のtr次いで、サファイア基板にansferred。溶液中のhexayne（3）と非照射の単層、炭化フィルムのUV /可視スペクトルは異なるが、大規模な炭化の決定的な証拠を提供し、最大で550nmの波長で広い、特徴の吸収を示した（ 図4e） 。約2.2電子ボルトの光学的バンドギャップはこのように減少グラフェン酸化物材料56,57の研究によれば、黒鉛質炭素の少なくともナノメートルサイズのドメインが存在することを示唆しています。 両親媒性物質（3）黒領域で示すように、炭化は欠陥や空隙を有するフィルムを示す前に、（ 図5a）の単層のブリュースター角顕微鏡写真。これとは対照的に、炭化後の単層の画像があってもラングミュアトラフ（ 図5c）の障壁の展開後、段ボールのテクスチャ（ 図5b）と、より均質なフィルムが表示されます。炭化フィルムは、針で操作することによって破裂することができ、破裂島は空気-水界面（ 図5d）に浮遊したままです。これは、炭化後のフィルムの大幅増加機械的安定性を裏付けています。また、SEM顕微鏡写真は、拡張横方向の寸法（ 図6a-D）を有する薄い炭素ナノシートの形成を確認します。 結論として、我々は、ここで自己集合し、空気 - 水界面における両親媒性hexaynesのその後の炭化に基づくカーボンナノシートを準備するための新しい方法を提示しています。このプロセスは、それらの炭素構造に減少グラフェン酸化物に類似に耐える機械的に安定な官能基化カーボン膜が得られます。カーボンナノシートの横方向の寸法は、唯一のラングミュアトラフと平方センチメートルサイズのナノシートのサンプルが直接的に用意されているの面積によって制限されています。特に、提示されたアプローチは、交流を実現します典型的には800°C 18,58,59以上のプロセス温度に依存しているカーボンナノ材料に向かって他のアプローチとは大幅にそれを区別し、室温でomplete炭化。従って、化学官能基が保持され、カーボンナノシートの表面化学の制御は、両親媒性の前駆体分子の慎重な選択によって達成することができます。私たちは、保護コーティング、新たな電極材料、及び膜に電子顕微鏡のための化学選択的基質の調製物からの潜在的なアプリケーションの茄多を予見します。

二次元のカーボンナノ構造体が原因で報告された優れた熱、電気だけでなく、機械的特性1-5に大きな注目を集めています。これらの材料は、ポリマー複合6、エネルギー貯蔵装置7と、分子エレクトロニクス8-10の分野における技術的進歩を促進することが期待されます。近年の集中的な研究努力にもかかわらず、しかし、明確に定義されたカーボンナノ材料のより多くの量へのアクセスはまだ技術的応用11,12での大規模な実装を妨げている、制限されています。 カーボンナノ材料は、トップダウンまたはボトムアップのいずれかの方法でアクセスできます。このような表面14-16上に剥離技術13または高エネルギープロセスのような典型的なアプローチは、構造的な完全かつ非常に良好な性能の高い材料を得るために可能性を提供します。目のただし、単離及び精製電子製品が困難なままであり、定義されたナノ構造材料の大規模生産が困難である12。一方、ボトムアップアプローチは、分子前駆体の使用に依存していること、その定義された構造に構成し、カーボンナノ構造体17-23が得られる後続の炭化を用いることができます。この場合、前駆体自体は、より複雑であり、それらの製造は、多くの場合、複数の合成工程を必要とします。これらのアプローチは、得られる材料の化学的および物理的特性を高度に制御提供することがありますし、合わせた材料への直接アクセスを提供することができます。しかし、カーボンナノ材料への前駆体の変換は、典型的には、埋め込 ​​まれた化学官能24-27の損失につながる、800℃以上の温度で行われます。 上記の制限は、そのcaの反応性の高いoligoynesを採用することにより、当社グループで対処されましたnは室温28,29でカーボンナノ材料に変換すること。具体的には、親水性の頭部基とhexayneセグメントを含む両親媒性物質は、臭素化およびパラジウム媒介根岸クロスカップリング反応30,31のシーケンスを介してアクセス可能です。標的構造へのこれらの前駆体分子の変換は、紫外光照射により室温以下に起こります。 oligoyne両親媒性物質の高い反応性は、そのような可能な空気 - 水界面または流体 - 流体界面、のような柔らかいテンプレートを利用します。以前の研究では、我々が正常にhexayne配糖体の両親媒性物質28の溶液から小胞を用意しました。これらの小胞の架橋サンプルのUV照射により温和な条件下で達成されました。さらに、我々は最近、メチルカルボキシレート頭部基とラングミュアトラフ内の空気 - 水界面における疎水性のアルキル尾を持つhexaynesから自己組織化単分子膜を作成しました。密にパックエド分子前駆体は、その後、直接的にUV照射により、室温で自立カーボンナノシートに変換しました。関連するアプローチで定義された分子前駆体は、最近、空気-水界面32-38において二次元拡張ナノシートの製造のために使用されてきました。 この作業の目的は、hexayne両親媒性物質からの炭素ナノシートの調製を可能全体の合成および製造工程の簡潔な、実用的な概要を提供することです。焦点は、実験的なアプローチと取質問にあります。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1557">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Methyllithium lithium bromide complex (2.2M solution in diethylether)</td>
			<td style="width:195px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">18129-1000</td>
			<td style="width:731px;">air-sensitive, flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Zinc chloride (0.7M solution in THF)</td>
			<td style="width:195px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">38945-1000</td>
			<td>air-sensitive, flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">1,1&#39;-Bis(diphenylphosphino)ferrocene] 
			dichloropalladium(II), DCM adduct&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Boron Molecular</td>
			<td style="width:119px;">BM187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">N-Bromosuccinimide</td>
			<td style="width:195px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">10745</td>
			<td>light-sensitive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Silver fluoride</td>
			<td style="width:195px;">Fluorochem</td>
			<td style="width:119px;">002862-10g</td>
			<td>light-sensitive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">n-Butyllithium (2.5M solution in hexanes)</td>
			<td style="width:195px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">21335-1000</td>
			<td>air-sensitive, flammable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Sodium methanolate</td>
			<td style="width:195px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">17312-0050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Tetrahydrofuran (unstabilized, for HPLC)</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemicals</td>
			<td style="width:119px;">T/0706/PB17</td>
			<td>This solvent was dried as well as degassed using a solvent purification system (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Toluene (for HPLC)</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemicals</td>
			<td style="width:119px;">T/2306/17</td>
			<td>This solvent was dried as well as degassed using a solvent purification system (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Acetonitrile (for HPLC)</td>
			<td style="width:195px;">Fisher Chemicals</td>
			<td style="width:119px;">A/0627/17</td>
			<td>This solvent was dried as well as degassed using a solvent purification system (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Dichloromethane (Extra Dry over Molecular Sieve)</td>
			<td style="width:195px;">Acros</td>
			<td style="width:119px;">34846-0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Chloroforme (p.a.)</td>
			<td style="width:195px;">VWR International</td>
			<td style="width:119px;">1.02445.1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Pentane</td>
			<td style="width:195px;">Reactolab</td>
			<td style="width:119px;">99050</td>
			<td>Purchased as reagent grade and distilled once prior to use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Heptane</td>
			<td style="width:195px;">Reactolab</td>
			<td style="width:119px;">99733</td>
			<td>Purchased as reagent grade and distilled once prior to use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:195px;">Reactolab</td>
			<td style="width:119px;">99375</td>
			<td>Purchased as reagent grade and distilled once prior to use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Diethylether</td>
			<td style="width:195px;">Reactolab</td>
			<td style="width:119px;">99362</td>
			<td>Purchased as reagent grade and distilled once prior to use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Geduran silica gel (Si 60, 40-60&#181;m)</td>
			<td style="width:195px;">Merck</td>
			<td style="width:119px;">1115671000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Langmuir trough</td>
			<td style="width:195px;">R&#38;K, Potsdam</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Thermostat&#160;</td>
			<td style="width:195px;">E1 Medingen</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamilton syringe&#160;</td>
			<td>Model 1810 RN SYR</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Vertex 70 FT-IR spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">External air/water reflection unit (XA-511)&#160;</td>
			<td style="width:195px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">UV lamp (250 W, Ga-doped metal halide bulb)</td>
			<td style="width:195px;">UV-Light Technology</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Brewster angle microscope (BAM1+)&#160;</td>
			<td style="width:195px;">NFT G&#246;ttingen</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Sapphire substrates</td>
			<td style="width:195px;">Stecher Ceramics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:513px;">Quantifoil holey carbon TEM grids</td>
			<td style="width:195px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Nuclear magnetic resonance spectrometer (Bruker Avance III 400)</td>
			<td style="width:195px;">Bruker</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">JASCO V-670 UV/Vis spectrometer</td>
			<td style="width:195px;">JASCO</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:513px;">Scanning Electron Microscope (Zeiss Merlin FE-SEM)</td>
			<td style="width:195px;">Zeiss</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of carbon nanosheets at room temperature

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into defined aggregates in aqueous media and at the air-water interface. In the aggregated state, the oligoynes can then be carbonized under mild conditions while preserving the morphology and the embedded chemical functionalization. This novel approach provides direct access to functionalized carbon nanomaterials. In this article, we present a synthetic approach that allows us to prepare hexayne carboxylate amphiphiles as carbon-rich siblings of typical fatty acid esters through a series of repeated bromination and Negishi-type cross-coupling reactions. The obtained compounds are designed to self-assemble into monolayers at the air-water interface, and we show how this can be achieved in a Langmuir trough. Thus, compression of the molecules at the air-water interface triggers the film formation and leads to a densely packed layer of the molecules. The complete carbonization of the films at the air-water interface is then accomplished by cross-linking of the hexayne layer at room temperature, using UV irradiation as a mild external stimulus. The changes in the layer during this process can be monitored with the help of infrared reflection-absorption spectroscopy and Brewster angle microscopy. Moreover, a transfer of the carbonized films onto solid substrates by the Langmuir-Blodgett technique has enabled us to prove that they were carbon nanosheets with lateral dimensions on the order of centimeters.

調製された前駆体分子の13 C核磁気共鳴（NMR）スペクトル3ディスプレイδ= 82から60までのppm（ 図1B）の対応する化学シフトとhexayneセグメントの12 SP混成炭素原子を有します。また、δ= 173 ppmのとδ= 52 ppmの信号は、それぞれ、エステルのカルボニルおよびメチル炭素に割り当てられています。 δ= 33から14 ppmの間の信号は、ドデシル残基の脂肪族炭素原子に起因しています。 3の対応するUV / Vis吸収スペクトルは、hexayne（ 図1c）の特性振電微細構造を示しています。 hexayne両親媒性物質（3）のフィルム形成特性は、表面圧 - 面積等温線の測定及び（圧縮弾性率を導出することによって調査されています図2A-B）。層の圧縮は24Å2の平均分子エリアでの面圧の増加につながると等温線は、急斜面を備えています。また、強く傾斜プラトー領域は、それぞれ、22および18Å2の分子の領域を意味するように対応する、9及び15 MN / Mの面圧との間に観察されます。台地上に、等温線の傾きの第二の急増は、17Å2の平均分子量領域に対応する37 MN / Mの面圧で膜の崩壊まで観察されています。表面圧力対圧縮弾性率のプロットは、C、Sの値を元増加-1&gt; 100 MN / mの偶数1-9 MN /メートルほどの低面圧であることを示しています。これは、プラトー領域での弾性率の低下、およびC Sの値を超えたさらなる増加が続いている-1&gt; 300 MN / mのアップフィルムの崩壊に。 8 MN / Mの面圧で（3）の層を監視する対応する表面領域（ 図2c）に変化を示しません。等温線でプラトー上は23mN / mでの面圧で、しかし、表面積の著しい減少が45分（ 図2d）にわたって起こります。 等温線でプラトー以下の面圧での自己組織化単分子膜は、赤外反射吸収（IRRA）スペクトル（ 図3）を記録することを特徴とします。 1-8 MN /メートルの表面圧力でIRRAスペクトルは、3600および1670センチメートルで広いバンド-1それぞれ、水の伸縮振動と曲げOHから生じ示します。また、2,350 -1におけるバンド-1二酸化炭素信号（ 図3a）の不十分な補償から生じることが観察されます。 Nこれらの背景信号にEXT、2919および2849センチメートルでのスペクトル表示バンド-1両親媒性物質のドデシル残基の伸縮振動非対称および対称CH 2（3）（ 図3b）に対応します。これらのバンドの位置は、空気-水界面45,51での単層中のアルキル残基のコンホメーションの順序のための定性的なマーカーとして役立ちます。また、2200と2171センチメートル-1でのバンドがhexayne部分（ 図3c）のC≡C伸縮振動に割り当てることができることが観察されています。 IRRAスペクトルは等温線で高原下の異なる表面圧力に層の圧縮時には変更されません。 炭化処理はIRRA分光法によって監視され、面圧の発生が面圧天秤の手段（ 図4）が続いています。 comparis前後のIRRAスペクトルの上にUV照射は、2200と2172センチメートルでhexayne部分（ν（C≡C））に関連した振動バンドが-1完全に照射（ 図4c）の40分後に消失していることを示しています。同時に、非対称および対称メチレンは、強度が2919と2849センチメートル-1減少に伸縮振動し、2924と2855センチメートル-1、それぞれ（ 図4b）の周波数にシフトします。また、3600センチメートルで副相（ν（OH））のOHバンドは-1大幅照射（ 図4a）の過程で強度が低下します。障壁8 MN / mの単層の圧縮の後に固定され、UV照射が開始されると、面圧が急激に炭水化物の過程で27 MN / Mの値を超えて増加し、面圧天秤番組データonizationプロセス。 UV誘発炭化した後、サファイア基板に転送されたフィルムは、それぞれのUV /可視スペクトル（ 図4e）で最大550nmの波長で広い、特徴の吸収を示しました。炭素ナノシートの主吸収ピークが約260nmで観察され、照射前の単層のスペクトルとの比較は、hexayne部分の完全な変換を確認します。ブリュースター角顕微鏡写真（ 図5）と走査型電子顕微鏡（SEM）画像が得られたカーボンナノシート（ 図6）を可視化するための手段として機能します。両親媒性物質の単層のブリュースター角顕微鏡写真（3）MN / mの黒領域（ 図5a）で示されるように欠陥または空隙を有する膜を示し、層の画像は、UV照射ジによって炭化した後に得られた8に圧縮しながらフィルムの質感が明らかに変化をスプレイ（ 図5b、c）を 。シート島の破裂後に空気-水界面（ 図5d）に浮遊したままです。電子顕微鏡は、支持体として、穴あき炭素TEMグリッドにラングミュア - シェーファー転写後のナノシートを示しています。ナノシートは、TEMグリッド（ 図6a-d）にマイクロメートルサイズの穴をまたぐのに十分な機械的に安定しています。わずかなコントラストは2.0 kVの加速電圧で、カーボンナノシートで覆われた領域と他の人の間で観察された（ 図6a、画像で見えるダークスポットは、低倍率でシャドウイング効果につながる小さな作動距離から生じます）。炭素ナノシートが約0.5キロボルトで電子ビームに対して不透明となり、カーボンナノシートは、その端部（ 図6でのシワ、ならびにドレープ示すように同じ位置で撮影された画像は、加速電圧の影響を強調しましたB、C）。フィルムは、そうでなければ非常に滑らかで均一にさらに離れる境界領域からグリッドに広がっている（ 図6d;炭素ナノシートを特定するのに支持グリッド補助の欠陥）。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/53505/53505fig1.jpg" /> 図1： シーケンシャル臭素化52,53とアルキンセグメントのPd触媒伸び30,31によってhexayne両親媒性物質（3）の（a）の合成。試薬及び条件：（i）1,4-ビス（トリメチルシリル）ブタ-1,3-ジイン、のMeLi・LiBrを、ZnCl 2を、のPdCl 2（DPPF）・DCM、THF /トルエン、71％。 ⅱ）AGF、NBS、MeCN中。その後、1-trimethylsilyloctadeca -1,3,5- triyne 7、のMeLi・LiBrを、ZnCl 2を、のPdCl 2（DPPF）・DCM、THF /トルエン、2工程にわたって23％; （ⅲ）のNaOMe、DCM、MeOHを、定量的。 （&lt;<html>強い&gt; b）は12アセチレン炭素共鳴（橙）、（c）は 、対応するUV /可視スペクトルを有するhexayne両親媒性物質（3）の13 C NMRスペクトル。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53505/53505fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/53505/53505fig2.jpg" /> 図2：hexayneの両親媒性物質の調査（3）空気-水界面における （a）の面圧面積等温線と、（b）フィルムの圧縮弾性率のプロットがへのガス類似相から直接遷移を示しています。凝縮相。 （C）層8 MN / Mならびに（D）は23mN / mまで圧縮され、表面積の発展は、一定の面圧でモニターします。<html>オム/ファイル/ ftp_upload / 53505 / 53505fig2large.jpg &quot;ターゲット=&quot; _空白 &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/53505/53505fig3.jpg" /> 図3：1 MN /メートル（黒線）と8 MN / mの 間の圧力を表面に圧縮hexayne両親媒性物質（3）のフィルムの赤外反射吸収（IRRA）スペクトル（40°、P -polarized光）（ 光青線）。（a） の 3600と1670センチメートルで顕著なバンドとの完全なスペクトル-1水サブフェーズだけでなく、2350センチメートル-1不足による二酸化炭素補償への付近のピークから。 （b）はメチレン伸縮振動のスペクトル領域だけでなく、hexayne部分に相当する（c）のバンド。<html> 05 / 53505fig3large.jpg &quot;ターゲット=&quot; _空白 &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/53505/53505fig4.jpg" /> 図4： 反応性、炭素が豊富な両親媒性物質 3 のフィルムの炭化の調査 。 （青線）の前にUV照射の40分（赤線）の後に記録された（a）の IRRAスペクトル。 （b）はメチレン伸縮振動のスペクトル領域だけでなく、hexayne部分に相当する（c）のバンド。一定の表面領域に固定された障壁と（d）は 、面圧の有意な増加が炭化の間に観察されます。 （e）のUV / Visスペクトル（3）最大600ナノメートルの波長で広範かつ特徴の吸収を示すの非炭化フィルムと比較して、照射フィルムの。オム/ファイル/ ftp_upload / 53505 / 53505fig4large.jpg &quot;ターゲット=&quot; _空白 &quot;&gt;この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。 <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/53505/53505fig5.jpg" /> 図5： ブリュースター角顕微鏡（BAM）UV照射による炭化前後の空気-水界面における両親媒性物質3の膜を用いた実験 （3）8 MN / mまで圧縮の単層の（a）の顕微鏡写真。 （b）は、紫外線照射後、フィルムの質感の明らかな変化は（c）はフィルムの障壁を開いて展開させた後、より均一になることが観察されます。針で操作により炭化シートの（d）の破裂は、空気-水界面で浮遊島を離れる。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53505/53505fig5large.jpg" target="_blank">大きい方がまし表示するには、こちらをクリックしてください。</a>この図のrsion。 <img alt="図6" src="/files/ftp_upload/53505/53505fig6.jpg" /> 図6：サポートなど穴あき炭素TEMグリッドにラングミュア-シェーファー転送後の炭素ナノシートの走査型電子顕微鏡（SEM）（a） は、2.0 kVの加速電圧で撮像された部分的に被覆グリッド。 （B - C）炭素ナノシートは約0.5 kVので電子ビームに不透明になります。 （d）はアウェイエッジから、平滑な膜が均一にグリッドを広げる。 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53505/53505fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

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Preparation of Carbon Nanosheets at Room Temperature

We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

室温における炭素ナノシートの作製

Amphiphilic molecules equipped with a reactive, carbon-rich "oligoyne" segment consisting of conjugated carbon-carbon triple bonds self-assemble into ...

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Nanyang Technological University

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Chemical Bonding: Basic Concepts

SCIENTISTS IN ACTION

12.0K ビュー.  Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). We present the synthesis of an amphiphilic hexayne and its use in the preparation of carbon nanosheets at the air-water interface from a self-assembled monolayer of these reactive, carbon-rich molecular precursors.

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Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.

Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.

土壌カラムを通して表面修飾カーボンナノチューブの輸送

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

化学

Metal-silicate Partitioning at High Pressure and Temperature: Experimental Methods and a Protocol to Suppress Highly Siderophile Element Inclusions

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from their extraction to the core during terrestrial accretion. Experiments to investigate the partitioning of these elements between metal and silicate melts suggest that the PUM composition is best matched if metal-silicate equilibrium occurred at high pressures and temperatures, in a deep magma ocean environment. The behavior of the most highly siderophile elements (HSEs) during this process however, has remained enigmatic. Silicate run-products from HSE solubility experiments are commonly contaminated by dispersed metal inclusions that hinder the measurement of element concentrations in the melt. The resulting uncertainty over the true solubility and metal-silicate partitioning of these elements has made it difficult to predict their expected depletion in PUM. Recently, several studies have employed changes to the experimental design used for high pressure and temperature solubility experiments in order to suppress the formation of metal inclusions. The addition of Au (Re, Os, Ir, Ru experiments) or elemental Si (Pt experiments) to the sample acts to alter either the geometry or rate of sample reduction respectively, in order to avoid transient metal oversaturation of the silicate melt. This contribution outlines procedures for using the piston-cylinder and multi-anvil apparatus to conduct solubility and metal-silicate partitioning experiments respectively. A protocol is also described for the synthesis of uncontaminated run-products from HSE solubility experiments in which the oxygen fugacity is similar to that during terrestrial core-formation. Time-resolved LA-ICP-MS spectra are presented as evidence for the absence of metal-inclusions in run-products from earlier studies, and also confirm that the technique may be extended to investigate Ru. Examples are also given of how these data may be applied.

We present a procedure to determine the metal-silicate partitioning of siderophile elements, emphasizing techniques that suppress the formation of metal inclusions in experiments for the noble metals. The results of these experiments are used to demonstrate the effect of core-formation on the highly siderophile element composition of the mantle.

高温高圧下における金属珪酸塩パーティション化：実験方法と非常に親鉄元素介在物を抑制するためのプロトコル

Estimates of the primitive upper mantle (PUM) composition reveal a depletion in many of the siderophile (iron-loving) elements, thought to result from ...

Facile Preparation of Internally Self-assembled Lipid Particles Stabilized by Carbon Nanotubes

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled (functionalized) CNTs are used as stabilizers to produce Pickering type oil-in-water (O/W) emulsions. Lipids namely, Dimodan U and Phytantriol are used as emulsifiers, which in excess water self-assemble into the bicontinuous cubic Pn3m phase. This highly viscous phase is fragmented into smaller particles using a probe ultrasonicator in presence of conventional surfactant stabilizers or CNTs as done here. Initially, the CNTs (powder form) are dispersed in water followed by further ultrasonication with the molten lipid to form the final emulsion. During this process the CNTs get coated with lipid molecules, which in turn are presumed to surround the lipid droplets to form a particulate emulsion that is stable for months. The average size of CNT-stabilized nanostructured lipid particles is in the submicron range, which compares well with the particles stabilized using conventional surfactants. Small angle X-ray scattering data confirms the retention of the original Pn3m cubic phase in the CNT-stabilized lipid dispersions as compared to the pure lipid phase (bulk state). Blue shift and lowering of the intensities in characteristic G and G&#39; bands of CNTs observed in Raman spectroscopy characterize the interaction between CNT surface and lipid molecules. These results suggest that the interactions between the CNTs and lipids are responsible for their mutual stabilization in aqueous solutions. As the concentrations of CNTs employed for stabilization are very low and lipid molecules are able to functionalize the CNTs, the toxicity of CNTs is expected to be insignificant while their biocompatibility is greatly enhanced. Hence the present approach finds a great potential in various biomedical applications, for instance, for developing hybrid nanocarrier systems for the delivery of multiple functional molecules as in combination therapy or polytherapy.

We report on a smart application of carbon nanotubes for kinetic stabilization of lipid particles that contain self-assembled nanostructures in their cores. The preparation of lipid particles requires rather low concentrations of carbon nanotubes permitting their use in biomedical applications such as drug delivery.

カーボンナノチューブにより安定化内部自己組織化脂質粒子の簡便な調製

We present a facile method to prepare nanostructured lipid particles stabilized by carbon nanotubes (CNTs). Single-walled (pristine) and multi-walled ...

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from benzimidazolium salts. Detailed and generalized protocols are also presented for testing the catalytic activity of such complexes in arylation and Suzuki-Miyaura cross-coupling reactions. Representative results are shown for the catalytic activity of the four complexes in arylation and Suzuki-Miyaura type reactions. For each of the reactions investigated, at least one of the four complexes successfully catalyzed the reaction, qualifying them as promising candidates for catalysis of many carbon-carbon bond-forming reactions. The protocols presented are general enough to be adapted for the synthesis, purification and catalytic activity testing of new palladium N-heterocyclic carbene complexes.

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from benzimidazolium salts. The complexes were tested for catalytic activity in arylation and Suzuki-Miyaura reactions. For each reaction investigated, at least one of the four complexes successfully catalyzed the reaction.

パラジウム<em&gt; N</em&gt; - 複素環カルベン錯体：ベンズイミダゾリウム塩からの合成と炭素 - 炭素結合形成反応における触媒活性

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). In the case of fast reversible electrochemical processes, current is predominantly affected by the rate of diffusion, which is the slowest and limiting stage. EIS is a powerful technique that allows separate analysis of stages of charge transfer that have different AC frequency response. The capability of the method was used to extract the value of charge transfer resistance, which characterizes the rate of charge exchange on the electrode-solution interface. The application of this technique is broad, from biochemistry up to organic electronics. In this work, we are presenting the method of analysis of organic compounds for optoelectronic applications.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of species that undergo reversible oxidation or reduction in solution was used for determination of rate constants of oxidation or reduction.

電気化学インピー ダンス分光電気化学定数推定法のためのツールとして

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Time-resolved Photophysical Characterization of Triplet-harvesting Organic Compounds at an Oxygen-free Environment Using an iCCD Camera

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables the acquisition of photoluminescence spectra covering the time regime from nanoseconds up to 0.1 s. This enables us to follow the changes in the intensity (decay) and emission of the spectra over time. Using this method, it is possible to study diverse photophysical phenomena, such as the emission of phosphorescence, and the contributions of prompt and delayed fluorescence in molecules showing thermally activated delayed fluorescence (TADF). Remarkably, all spectra and decays are obtained in a single experiment. This can be done for solids (thin film, powder, crystal) and liquid samples, where the only limitations are the spectral sensitivity of the camera and the excitation wavelength (532 nm, 355 nm, 337 nm, and 266 nm). This technique is, thus, very important when investigating the excited state dynamics in organic emitters for their application in organic light-emitting diodes and other areas where triplet harvesting is of paramount importance. Since triplet states are strongly quenched by oxygen, emitters with efficient TADF luminescence, or those showing room temperature phosphorescence (RTP), must be correctly prepared in order to remove any dissolved oxygen from solutions and films. Otherwise, no long-lived emission will be observed. The method of degassing solid samples as presented in this work is basic and simple, but the degassing of liquid samples creates additional difficulties and is particularly interesting. A method of minimizing solvent loss and changing the sample concentration, while still enabling to remove oxygen in a very efficient and a repeatable manner, is presented in this work.

Here, we present a method of the spectroscopic characterization of organic molecules by means of time-resolved photoluminescence spectroscopy on the nanosecond-to-millisecond timescale in oxygen-free conditions. Methods to efficiently remove oxygen from the samples and, thus, limit luminescence quenching are also described.

時間分解光物性評価のトリプレット収穫有機化合物無酸素環境使用、iCCD カメラ

Here, we present a sensible method of the acquisition and analysis of time-resolved photoluminescence using an ultrafast iCCD camera. This system enables ...

Raman and IR Spectroelectrochemical Methods as Tools to Analyze Conjugated Organic Compounds

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule on the vibrational level of energy. Raman and IR spectroelectrochemistry can be used for advanced characterization of the structural changes in the organic electroactive compounds. Here, the step-by-step analysis by means of Raman and IR spectroelectrochemistry is shown. Raman and IR spectroelectrochemical techniques provide complementary information about structural changes occurring during an electrochemical process, i.e. allows for the investigation of redox processes and their products. The examples of IR and Raman spectroelectrochemical analysis are presented, in which the products of the redox reactions, both in solution and solid state, are identified.

A protocol of step-by-step Raman and IR spectroelectrochemical analysis is presented.

ラマン散乱とツールとしての IR 分光電気化学法共役有機化合物を分析するには

In the presented work, two spectroelectrochemical techniques are discussed as tools for the analysis of the structural changes occurring in the molecule ...

Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance (EPR) or ultraviolet-visible and near-infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopies, we obtain useful information such as electron affinity, ionization potential, band-gap energies, the type of charge carriers, and degradation information that can be used to synthesize stable organic electronic devices. In this study, we present electrochemical and spectroelectrochemical methods to analyze the processes occurring in active layers of an organic device as well as the generated charge carriers.

In this article, we describe electrochemical, electron paramagnetic resonance, and ultraviolet-visible and near-infrared spectroelectrochemical methods to analyze organic compounds for application in organic electronics.

サイクリックボルタンメトリー、紫外-可視-近赤外、および EPR 分光電気化学を使用して有機性化合物を分析するには

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

合成多孔性カーボンとシリカ マトリックスの表面特性

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Vibrational Spectra of a N719-Chromophore/Titania Interface from Empirical-Potential Molecular-Dynamics Simulation, Solvated by a Room Temperature Ionic Liquid

The accurate molecular simulation prediction of vibrational spectra, and other structural, energetic and spectral characteristics, of photo-active metal-oxide surfaces in contact with light-absorbing dyes is an ongoing thorny and elusive challenge in physical chemistry. With this in mind, a molecular-dynamics (MD) simulation were performed by using optimized empirical potentials for a well-representative and prototypical dye-sensitized solar cell (DSC) solvated by a widely-studied room temperature ionic liquid (RTIL), in the guise of a [bmim]+[NTf2]- RTIL solvating an N719-sensitizing dye adsorbed onto 101 anatase-titania. In doing so, important insights were gleaned into how using a RTIL as the electrolytic hole acceptor modulates the dynamical and vibrational properties of a N719 dye, estimating the spectra for the DSC photo-active interface via Fourier transformation of mass-weighted velocity autocorrelation functions from MD. The acquired vibrational spectra were compared with the experiment spectra and those sampled from ab initio molecular dynamics (AIMD); in particular, various empirical-potential spectra generated from MD provide insight into how partial-charge charge parameterization of the ionic liquid affects vibrational spectra prediction. In any event, careful fitting of empirical force-field models has been shown to be an effective tool in handling DSC vibrational properties, when validated by AIMD and an experiment.

A dye-sensitized solar cell was solvated by RTILs; using optimized empirical potentials, a molecular dynamics simulation was applied to compute vibrational properties. The obtained vibrational spectra were compared with experiment and ab initio molecular dynamics; various empirical potential spectra show how partial-charge charge parameterization of the ionic liquid affects vibrational spectra prediction.