纳米石墨烯分子作为具有精准化学结构的二维碳纳米材料，凭借独特的电子性能与可原子级调控的结构特征，在有机光电、超分子组装等领域展现出重要应用前景。然而，如何精准操控纳米石墨烯从构象翻转到超分子二聚的动态过程，构建稳定且能可逆切换的分子双层纳米石墨烯体系，一直是一个重要挑战。

最近，北京师范大学柯贤胜课题组取得重要进展，成功合成了一种双碳杂卟啉稠合的纳米石墨烯分子（HBC2P），实现了单体构象与双层组装行为的多维度精准调控。研究团队以六苯并蔻（HBC）为核心骨架，在其对位湾区精准引入两个二吡咯亚甲基结构单元，成功合成了骨架长度超过1.8 nm的带状纳米石墨烯HBC2P。该分子具有整体柔性的共轭骨架，存在“船式”与“椅式”两种能量相近的稳定构象，理论计算显示其构象异构化能垒极低，可在室温溶液中实现快速互变。通过溶剂极性、浓度与温度的调控，实现了HBC2P单体与双层组装体的可逆切换。在非极性或低极性溶剂中，HBC2P主要以单体形式存在；而在极性溶剂如丙酮中，分子基本完全转化为由两个“船式”单体以背对背方式组装而成的稳定双层结构。单晶X射线衍射结果显示，该双层结构中两层分子的层间距与双层石墨烯高度匹配，证实了其分子级双层石墨烯的结构特征。该研究团队还通过核磁、紫外-可见-近红外吸收光谱、瞬态吸收光谱及理论计算系统阐明了体系的构效关系：HBC2P的碳杂卟啉单元具有16π电子的反芳香性特征，二聚化后分子反芳香性有降低趋势。值得注意的是，通过向分子中引入Cu (III) 离子，可通过金属配位作用将柔性的带状骨架完全锁定为平面刚性结构，生成构象稳定的双金属掺杂的带状纳米石墨烯分子，可以终止其二聚行为。利用金属化策略调控纳米石墨烯的组装行为，突出了碳杂卟啉修饰纳米石墨烯的独特性。

总之，本研究成功构建了一种具有构象柔性、可逆单–双层结构切换、并可通过金属配位调控自组装行为的纳米石墨烯体系。该工作展示了碳卟啉融合策略在构建动态纳米石墨烯结构中的独特优势，为未来设计兼具结构灵活性与功能可调性的π共轭体系提供了新思路。该工作得到了韩国成均馆大学的Prof. Taeyeon Kim课题组在超快光谱，理论计算等方面的大力支持。相关成果近期发表于期刊《Journal of the American Chemical Society》: Dynamic Double Carbaporphyrin-Fused Nanographene: Facile Monolayer and Persistent Bilayer Switching. Haodan He,1,Δ Dohun Gwak,2,Δ Zhaohui Zong,1 Taeyeon Kim,2,3,* and Xian-Sheng Ke1,*. DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.5c22919. 北京师范大学是该工作的第一单位；化学学院2021级博士生何浩丹和韩国成均馆大学的Dohun Gwak为论文的共同第一作者；柯贤胜和Taeyeon Kim教授为论文的共同通讯作者，该工作受到国家自然科学基金委和北京师范大学等经费支持。