四氮雜杯[]芳烴[]三嗪衍生物在au表面的自組裝結(jié)構(gòu)的電化學stm研究

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1、四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪衍生物在Au（111）表面的自組裝結(jié)構(gòu)的電化學STM研究V01.292008年1月高等學?；瘜WCHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo.1113～116四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪衍生物在Au(111)表面的自組裝結(jié)構(gòu)的電化學STM研究陳婷,嚴會娟,潘革波,萬立駿,王其強,王梅祥(中國科學院化學研究所,北京100080)摘要利用電化學掃描隧道顯微鏡和循環(huán)伏安法研究了一種新型的雜杯雜芳烴四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪衍生物在Au(111)表面的自組裝結(jié)構(gòu).高分辨的STM圖像表明,該雜

2、杯雜芳烴可以在Au(111)表面形成長程有序的單層膜.此外,分子以1,3-交替構(gòu)象吸附,兩個三嗪環(huán)平躺在表面,而苯環(huán)傾斜吸附在基底上,這是分子間與分子一基底問相互作用平衡的結(jié)果.關(guān)鍵詞掃描隧道顯微術(shù);循環(huán)伏安法;雜杯雜芳烴;自組裝中圖分類號0647,11文獻標識碼A文章編號0251—0790(2008)ol-0113-04杯芳烴是一類由亞甲基橋連的苯酚單元組成的大環(huán)化合物.由于它兼有環(huán)糊精和冠醚二者的優(yōu)點,既有疏水性的空腔,又有極性的酚羥基,同時還具有易于衍生化且構(gòu)象多變等特點,近年來已引起了研究者的極大興趣,并在陰陽離子,有機小分子以及生物

3、分子的識別方面取得了發(fā)展j.此外,杯芳烴在化學傳感器,非線性光學材料和熱電材料等領(lǐng)域中的潛在應用價值也受到了人們的重視'.因此,研究杯芳烴在固體表面的組裝行為以及其相互作用尤為重要,一方面,杯芳烴在固體表面的吸附構(gòu)象直接影響其主客體的識別性能;另一方面,制備杯芳烴的薄膜也是制備器件的必需條件.迄今為止,自組裝,LB膜以及氣相沉積等方法都已用于制備杯芳烴的單層或多層膜,但對于薄膜性能具有重要作用的結(jié)構(gòu)研究則相對較少.利用掃描隧道顯微鏡(STM)可以在原子/分子水平上研究吸附行為,揭示組裝過程中分子一分子與分子基底問相互作用的關(guān)系,因此在杯芳烴的

4、自組裝結(jié)構(gòu)研究中具有獨特優(yōu)勢.2000年,Raible等利用UHV—STM結(jié)合XPS研究了杯[4]雷瑣酚在Au(111)表面的組裝結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)杯[4]雷瑣酚能形成高度有序的單層膜;隨后,Itaya等也報道了對叔丁基杯[4]芳烴二硫化合物在Au(100)一(1×1)上的組裝,揭示了兩種不同的排列結(jié)構(gòu)和分子固有的空穴.我們曾系統(tǒng)地考察了各種因素,包括取代基,構(gòu)象和手性等對杯芳烴組裝結(jié)構(gòu)的影響'",并以多孔的杯[8]芳烴陣列為模板,成功地構(gòu)筑了c.的有序陣列¨.本文報道了一種新型的雜杯雜芳烴四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪衍生物(結(jié)構(gòu)見圖1)在Au(11

5、1)表面的組裝結(jié)構(gòu).核磁共振和x射線單晶衍射等實驗結(jié)果表明,此類分子中橋連雜原子種類對整個雜杯雜芳烴的共軛性具有很大的影響,而且通過改變橋連雜原子或在橋連雜原子上連接不同的基團可以實現(xiàn)對其構(gòu)象的精細調(diào)控.另外,此類分子存在豐富的形成氫鍵的位點,在分子識別和固相組裝等方面也具有很大的優(yōu)勢.因此,研究該類雜杯雜H3CHzCH:CHzCNH3CH:CH:CH:C/CH:CH:CH:CH3N:CH:CH:CH:CH3Fig.1Molecularstructureoftetraazacalix[2]arene[2]triazinederivative

6、收稿日期:2007-07—16.摹金項目:吲家自然科學基金(批準號:20733004,20673121,20705035)資助.聯(lián)系人簡介:萬立駿,男,研究員,博士生導師,從事單分子物理與化學性質(zhì)研究.E—mail:wanlijun@iccas.ac.cn王梅祥,男,研究員,博士生導師,從事化學生物學與有機合成.E—mail:mxwang@iccas.ae.cnl14高等學?；瘜WVo1.29芳烴在Au(111)表面的組裝行為,不僅有望豐富人們對其組裝性能和分子構(gòu)象的認識,還可為進一步發(fā)展其在分子識別和化學傳感器中的應用提供理論和實驗基礎(chǔ).1實

7、驗部分1.1試劑與儀器四氮雜杯[2]芳烴[2]三嗪分子參考文獻[12]方法合成,將其10txmoL/L的乙醇溶液用于電化學掃描隧道顯微(EC—STM)實驗和循環(huán)伏安實驗.實驗中所用支持電解質(zhì)均為0.1'mol/L的HC10溶液,由超純的HC10(KantochemicalCo.,Japan)和超純水(Milli—Q)配制而成.EC—STM實驗在NanoScopeE顯微鏡(DigitalInstrumentInc.,SantaBarbara,California,USA)上進行,恒流模式下采集STM圖像.循環(huán)伏安實驗采用懸液面方法,在EG&am

8、p;PAR(PrincetonAppliedRe—search)基礎(chǔ)電化學系統(tǒng)中進行.實驗采用三電極系統(tǒng),以Pt絲作對電極,用0.1mol/LHC10溶液中的可逆氫