四氮杂杯[]芳烃[]三嗪衍生物在au表面的自组装结构的电化学stm研究

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1、四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪衍生物在Au（111）表面的自组装结构的电化学STM研究V01.292008年1月高等学校化学CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo.1113～116四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构的电化学STM研究陈婷,严会娟,潘革波,万立骏,王其强,王梅祥(中国科学院化学研究所,北京100080)摘要利用电化学扫描隧道显微镜和循环伏安法研究了一种新型的杂杯杂芳烃四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构.高分辨的STM图像表明,该杂

2、杯杂芳烃可以在Au(111)表面形成长程有序的单层膜.此外,分子以1,3-交替构象吸附,两个三嗪环平躺在表面,而苯环倾斜吸附在基底上,这是分子间与分子一基底问相互作用平衡的结果.关键词扫描隧道显微术;循环伏安法;杂杯杂芳烃;自组装中图分类号0647,11文献标识码A文章编号0251—0790(2008)ol-0113-04杯芳烃是一类由亚甲基桥连的苯酚单元组成的大环化合物.由于它兼有环糊精和冠醚二者的优点,既有疏水性的空腔,又有极性的酚羟基,同时还具有易于衍生化且构象多变等特点,近年来已引起了研究者的极大兴趣,并在阴阳离子,有机小分子以及生物

3、分子的识别方面取得了发展j.此外,杯芳烃在化学传感器,非线性光学材料和热电材料等领域中的潜在应用价值也受到了人们的重视'.因此,研究杯芳烃在固体表面的组装行为以及其相互作用尤为重要,一方面,杯芳烃在固体表面的吸附构象直接影响其主客体的识别性能;另一方面,制备杯芳烃的薄膜也是制备器件的必需条件.迄今为止,自组装,LB膜以及气相沉积等方法都已用于制备杯芳烃的单层或多层膜,但对于薄膜性能具有重要作用的结构研究则相对较少.利用扫描隧道显微镜(STM)可以在原子/分子水平上研究吸附行为,揭示组装过程中分子一分子与分子基底问相互作用的关系,因此在杯芳烃的

4、自组装结构研究中具有独特优势.2000年,Raible等利用UHV—STM结合XPS研究了杯[4]雷琐酚在Au(111)表面的组装结构,发现杯[4]雷琐酚能形成高度有序的单层膜;随后,Itaya等也报道了对叔丁基杯[4]芳烃二硫化合物在Au(100)一(1×1)上的组装,揭示了两种不同的排列结构和分子固有的空穴.我们曾系统地考察了各种因素,包括取代基,构象和手性等对杯芳烃组装结构的影响'",并以多孔的杯[8]芳烃阵列为模板,成功地构筑了c.的有序阵列¨.本文报道了一种新型的杂杯杂芳烃四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪衍生物(结构见图1)在Au(11

5、1)表面的组装结构.核磁共振和x射线单晶衍射等实验结果表明,此类分子中桥连杂原子种类对整个杂杯杂芳烃的共轭性具有很大的影响,而且通过改变桥连杂原子或在桥连杂原子上连接不同的基团可以实现对其构象的精细调控.另外,此类分子存在丰富的形成氢键的位点,在分子识别和固相组装等方面也具有很大的优势.因此,研究该类杂杯杂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.摹金项目:吲家自然科学基金(批准号:20733004,20673121,20705035)资助.联系人简介:万立骏,男,研究员,博士生导师,从事单分子物理与化学性质研究.E—mail:wanlijun@iccas.ac.cn王梅祥,男,研究员,博士生导师,从事化学生物学与有机合成.E—mail:mxwang@iccas.ae.cnl14高等学校化学Vo1.29芳烃在Au(111)表面的组装行为,不仅有望丰富人们对其组装性能和分子构象的认识,还可为进一步发展其在分子识别和化学传感器中的应用提供理论和实验基础.1实

7、验部分1.1试剂与仪器四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪分子参考文献[12]方法合成,将其10txmoL/L的乙醇溶液用于电化学扫描隧道显微(EC—STM)实验和循环伏安实验.实验中所用支持电解质均为0.1'mol/L的HC10溶液,由超纯的HC10(KantochemicalCo.,Japan)和超纯水(Milli—Q)配制而成.EC—STM实验在NanoScopeE显微镜(DigitalInstrumentInc.,SantaBarbara,California,USA)上进行,恒流模式下采集STM图像.循环伏安实验采用悬液面方法,在EG&am

8、p;PAR(PrincetonAppliedRe—search)基础电化学系统中进行.实验采用三电极系统,以Pt丝作对电极,用0.1mol/LHC10溶液中的可逆氢