二维手性Kagome结构研究方面取得新进展

上一篇 / 下一篇  2010-11-17 21:54:37

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二维Kagome(笼目)网格结构由于其独特的几何形状和潜在的应用价值受到广泛关注,成为近年表面分子组装研究的热点之一。该结构虽在晶体中早有发现,但在表面的形成和存在却鲜有报道。纳米科学技术研究部的研究人员长期开展对杯芳烃分子表面组装的研究(Angew. Chem. Int. Ed., 2003, 42, 2747-2751),最近他们以磺化硫杂杯[4]芳烃(thiacalix[4]arene tetrasulfonate, TCAS)分子为基元,在Au(111)表面成功构筑了Kagome网格结构,并在该类结构中发现了手性的存在。利用扫描隧道显微技术(STM),他们对Kagome结构的形成,表面手性的产生等基本科学问题进行了深入研究,结果发表在近期的美国化学会志上(J. Am. Chem. Soc.,2010, 132, 5598-5599)。    研究人员在溶液中使TCAS分子于Au(111)表面吸附组装,在控制基底电位的条件下,每个分子采取全杯式构象吸附在基底表面,分子间通过范德华力相互作用,形成具有三角形形状的分子三聚体。该三角形三聚体单元在固体表面外延生长,最终形成二维Kagome结构。由于分子与基底的相互作用以及分子取向的变化,组装过程中分子的对称性被打破,从而形成具有二维手性的组装结构。这种手性结构的形成机理与该研究组此前在OPV分子组装体系中发现的表面手性的形成机理完全不同(Chem. Commun.,2009, 19, 2649-2651),是非手性分子形成表面手性结构的又一方式。
    该研究以功能化的杯芳烃分子为基元,从而赋予二维Kagome结构更加丰富的性质;发现的手性Kagome结构在溶液环境中构筑,可通过调节基底电位的方式有效地控制其吸脱附,这些特点使这一新型Kagome结构可能具有良好的分子识别能力,有望在分子识别以及催化等领域获得应用。

TCAS在Au(111)表面形成的手性Kagome网格结构的STM图像(a,c),结构模型(b,d),及手性结构形成示意图(f)


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