Chem. Asian J. :金属吸附原子参与的分子自组装

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近日,天津大学高洪营/孙志祥/胡志鑫团队在前期研究的基础上(金属表面上含C(sp2)–Si键断裂的脱硅偶联反应J. Am. Chem. Soc 2022, 144.),室温下在Ag(111)衬底上沉积1,4-二溴萘分子,研究了分子在表面的自组装结构以及不同温度退火下的化学反应(图1)。结合低温扫描隧道显微镜和第一性原理计算,研究了Ag吸附原子在自组装和表面反应中的关键作用。这种表面吸附金属原子与有机分子的相互作用形成了具有更高热稳性的二维超分子结构,有望引起广泛关注。



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图1. 1,4-二溴萘在Ag(111)表面的自组装构型及不同温度下的退火产物示意图。

作者发现这些分子自组装结构依靠卤键、氢键、Ag表面吸附原子非共价相互作用稳固,其中吸附金属原子与1,4-二溴萘分子的相互作用是结构稳定的主要因素之一。此外,控制1,4-二溴萘分子的沉积时间,可得到覆盖度不同的多种自组装构型。作者报道了高覆盖度下观察到的三种有序自组装结构(I、II、III相)和一种金属有机短链结构,其中III相是由非对称脱溴形成的金属有机二聚体构成的自组装结构(图2)。而在低覆盖度下,除II、III、IV相外,还发现了一种具有Kagome结构的风车状手性结构(V相)。以上结构经过热退火后会发生Ullmann偶联和环化脱氢反应,形成具有扶手椅形边界的石墨烯纳米带。这项研究为探究金属吸附原子在构建新型二维自组装结构和表面反应中的作用提供了补充,在制备新型自组装、配位和共价纳米结构方面具有潜在的应用价值。

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图2. 不同沉积时间下1,4-二溴萘分子自组装构型的STM图像。

文信息

Metal Atoms Participate in the Self-Assembly and On-Surface Reaction Behaviors of 1,4-DBN on Ag(111) Surface

Huimei Wang, Kang Ma, Xi Chen, Prof. Dr. Zhixin Hu, Prof. Dr. Zhixiang Sun, Prof. Dr. Hong-Ying Gao


Chemistry – An Asian Journal

DOI: 10.1002/asia.202300136




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