同济大学许维教授实现弱相互作用的可逆转变

近日，同济大学许维教授（点击查看介绍）课题组在金属表面通过调控覆盖率实现了强相互作用力（配位键）到弱相互作用力（弱氢键）的转变，并首次通过加热脱附部分分子的方法实现了配位键与弱氢键的可逆转变。研究成果发表在国际知名杂志ACS Nano 上。

在表面分子自组装领域，研究组装基元间各种弱键相互作用的协同及调控规律一直是一个核心科学问题。利用表面分子自组装可控构建纳米结构，决定因素主要在于对前驱体分子的设计和对衬底的选择。通过调控前驱体分子的功能基团和分子结构，以及对衬底元素和晶格面的选择，可以可控制备一系列低维纳米结构。此外，许多其它因素也起到不可忽视的作用，比如样品退火温度、沉积温度、对于多组分体系中不同分子的配比和分子密度等。改变上述因素，就有可能实现对组装基元间各种弱键相互作用的调控。

为了探讨弱键相互作用的转变机理研究其可逆性，同济大学许维课题组选择了带有氰基官能团的前驱体分子，氰基官能团既能与过渡金属形成配位键，又能形成CH…N弱氢键相互作用，因此可以同时引入两种弱相互作用力。而衬底选择了Cu(111)表面，主要出于两方面的考虑：一、室温条件下，铜表面能提供足够多的游离铜原子，利于形成配位结构；二、氰基倾向于形成三重配位结构，与111晶面的对称性较为匹配。

该工作在金属表面研究了通过调控覆盖率实现强相互作用力（配位键）到弱相互作用力（弱氢键）的转变，并首次通过加热脱附部分分子的方法实现了配位键与弱氢键的可逆转变。运用超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）高分辨成像并结合密度泛函理论（DFT）计算，作者在原子尺度揭示了产生上述现象的机理：随着金属表面分子覆盖率的增加，配位键逐渐被弱氢键取代，损失的分子间作用被增加的分子吸附能补充，使得整个体系的结合能增加。该研究成果为调控分子间作用力具有一定的指导意义。

该论文作者为：Liangliang Cai, Qiang Sun, Meiling Bao, Honghong Ma, Chunxue Yuan, and Wei Xu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Competition between Hydrogen Bonds and Coordination Bonds Steered by the Surface Molecular Coverage

ACS Nano, 2017, 11, 3727, DOI: 10.1021/acsnano.6b08374

导师介绍

许维

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