名古屋大学的一组研究人员开发了一种快速有效合成纳米石墨烯的新方法，纳米石墨烯是一种具有作为下一代材料潜力巨大的纳米碳。纳米石墨烯是石墨烯的部分结构，石墨烯是一片约 3 纳米厚的碳原子，具有用于半导体开发的特殊潜力，其电子迁移率比当前一代材料好数百倍。石墨烯于 2004 年首次被分离出来，这一发现获得了 2010 年诺贝尔物理学奖，使其成为一种非常新的材料，目前是大量研究的主题。

纳米石墨烯具有超越石墨烯的磁和电特性，同样引起纳米碳研究领域的科学家们的兴趣。研究人员面临的最大障碍(尽管令人兴奋)是潜在纳米石墨烯的绝对数量。潜在可能的纳米石墨烯结构的数量随着制造它们的苯环(六边形结构中的 6 个碳原子)的数量而增加。例如，即使是相对较小的 10 个苯环纳米石墨烯也可能有多达 16,000 个变体。由于每种纳米石墨烯具有不同的物理特性，因此应用纳米石墨烯研究的关键是尽可能多地确定纳米石墨烯的结构和特性之间的关系。

因此，科学家的任务是创建一个纳米石墨烯库，其中包含尽可能多的纳米石墨烯特性数据。然而，目前的纳米石墨烯合成方法(称为偶联反应)是一个多步骤过程，可生产单个纳米石墨烯。因此，要创建 100 个纳米石墨烯库，必须进行 100 个单独的偶联反应。即便如此，这也将是一项重大任务，这使得构建真正全面的纳米石墨烯库几乎是不可能的。

为了解决这个问题，由伊丹健一郎教授领导的名古屋大学研究小组一直致力于APEX反应，这是一种以多环芳烃为模板合成纳米石墨烯的反应。多环芳烃具有三个结构区域——称为 K 区、M 区和湾区——它们可以在 APEX 反应中被拉长，产生三个纳米石墨烯。然后这些纳米石墨烯可以在第二个反应中进一步伸长，这意味着可以从单个多环芳烃模板分子合成大量纳米石墨烯。

伊丹教授的小组已经开发了K区APEX反应，而另一组科学家已经为湾区做了，他们将注意力转向了M区。他们使用 1950 年诺贝尔奖获得者 Diels-Alder 反应激活了 M 区，并成功地对激活的 M区进行了延伸反应，从而使多环芳烃上的所有三个可能位点都能够合成纳米石墨烯。

研究人员能够通过三个 APEX 反应生产 13 种纳米石墨烯，其中大部分是以前看不见的结构，从而证明了这种新方法的效率和实用性。

这项令人兴奋的新研究及其加速创建纳米石墨烯库的潜力是朝着下一代材料发展迈出的一步，这些材料有可能彻底改变半导体和太阳能并改善全世界的生活。