I en studie ledd av prof. Wei Xu (Interdisciplinary Materials Research Center, School of Materials Science and Engineering, Tongji University) och publicerad i tidskriften National Science Review , uppnådde ett forskarlag den framgångsrika syntesen av en endimensionell kolkedja på Au(111)-ytan, med den längsta kedjan innehållande cirka 120 kolatomer, och kolkedjans polyyna karaktär kännetecknades otvetydigt av bindningsupplöst atomkraft mikroskopi (AFM).
Skapandet av nya kolformer med olika topologier har dykt upp som ett spännande ämne inom både grundläggande kemi och materialvetenskap. Carbyne (linjär kolkedja), en svårfångad sp-hybridiserad linjär kolallotrop, har fascinerat kemister och fysiker i årtionden. På grund av dess höga kemiska reaktivitet och extrema instabilitet var karbyn mycket mindre utforskad.
Syntes på ytan växer fram som ett lovande tillvägagångssätt för atomärt exakt tillverkning av mycket reaktiva 1D-nanostrukturer med sp-hybridisering som knappast kunde syntetiseras via konventionell syntetisk lösningskemi. Xus grupp använde syntesstrategin på ytan och använde C4 Br6 som en prekursor, för att syntetisera polyyna kolkedjor på Au(111)-ytan via dehalogenativ polymerisation och efterföljande demetallisering, och den längsta kedjan består av ~120 kolatomer.
Bindningsupplöst AFM avslöjade otvetydigt den polyyna strukturen hos kolkedjor med alternerande enkel- och trippelbindningar.
Dessutom, för att mäta den inneboende elektroniska egenskapen hos kolkedjan, ett specifikt C14 polyyn producerades via spetsinducerad dehalogenering och ringöppning av dekaklorantracenmolekylen (C14 Cl10 ) på en dubbelskiktad NaCl/Au(111)-yta vid 4,7 K. De elektroniska egenskaperna karakteriserades av scanning tunneling spectroscopy (STS), som uppvisade två uttalade toppar vid –3,4 V och 2,4 V, motsvarande de positiva och negativa jonresonanserna (PIR) respektive NIR, som uppvisar ett bandgap på 5,8 eV.
Detta arbete från Prof. Wei Xus grupp ger bindningsupplösta experimentella insikter i strukturen av de polyyna kolkedjorna och kan öppna en väg för syntes och karakterisering av långa polyyner utan ändgrupper.
Mer information: Wenze Gao et al, Syntes på ytan och karakterisering av polyyniska kolkedjor, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae031
Tillhandahålls av Science China Press
