通過有機(jī)分子間的共價(jià)連接，自下而上地構(gòu)建原子級精確的表面共價(jià)納米結(jié)構(gòu)是未來制造功能納米材料和器件的重要手段。

然而，由于分子前驅(qū)體間共價(jià)反應(yīng)通常有著不可逆性和不識別性，其反應(yīng)生成的有機(jī)納米結(jié)構(gòu)無論在化學(xué)或結(jié)構(gòu)上往往都缺乏一定的有序性，因此極大地影響了材料功能的實(shí)現(xiàn)。

有效控制表面共價(jià)化學(xué)反應(yīng)路徑，實(shí)現(xiàn)對最終反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和化學(xué)的精確控制成為該領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。

與此相反，在表面超分子化學(xué)中，利用以金屬-有機(jī)配位鍵為代表的一類非共價(jià)鍵的自識別性、自選擇性，人們能有效地控制超分子自組裝，構(gòu)筑各類長程有序的納米結(jié)構(gòu)。如何有效地將非共價(jià)鍵的優(yōu)點(diǎn)引入到共價(jià)反應(yīng)中，成為該研究的出發(fā)點(diǎn)。

蘇州大學(xué)軟凝聚態(tài)物理及交叉研究中心，物理學(xué)院石子亮副教授、馬余強(qiáng)教授攜手海內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)，在Nature Communications上發(fā)表了最新工作。

作者利用超高真空掃描隧道顯微鏡（UHV-STM）技術(shù)探究了非共價(jià)金屬-有機(jī)配位鍵（metal-organic coordination）在表面共價(jià)反應(yīng)中的模板作用。

實(shí)驗(yàn)通過將Fe-terpyridine 配位鍵引入到表面共價(jià)反應(yīng)中，首次實(shí)現(xiàn)了對表面共價(jià)反應(yīng)路徑的精確調(diào)控，并成功合成了一類周期性氮摻雜的多孔有機(jī)納米帶–sexipyridine-phenylene。

論文進(jìn)一步以DFT模擬計(jì)算和XPS光譜手段對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了論證。

該工作將表面超分子自組裝和表面共價(jià)反應(yīng)這兩個(gè)相對獨(dú)立的研究方向有效地結(jié)合了起來，為未來構(gòu)筑復(fù)雜的表面有機(jī)納米結(jié)構(gòu)提供了新的思路。

該論文在同行評議期間也得到相關(guān)專家的肯定，認(rèn)為成果會在表面共價(jià)合成這一快速發(fā)展的研究領(lǐng)域里發(fā)揮長期的影響力?！啊?this publication will make a long-term impact in the fast developing field of on-surface synthesis.”

蘇州大學(xué)物理學(xué)院研究生邢帥鵬為論文第一作者，論文的共同一作還包括張哲和費(fèi)璽羽。論文的通訊作者是徐虎教授、樊健教授、石子亮副教授和馬余強(qiáng)教授。

Xing S, Zhang Z, Fei X, et al. Selective on-surface covalent coupling based on metal-organic coordination template[J]. Nature Communications, 2019, 10(1): 70.