基于氢键的表面超分子化学

概要：将分子物种排列成延伸结构仍是当前化学科学诸多领域的重点。与溶液或固态体系相比，利用分子间相互作用在表面组织分子的研究相对较少，仍有许多未知的现象有待探索。分子间氢键是一种极具吸引力的工具，通过精心设计目标构建基块，可用于促进延伸结构的自组装。我们的研究重点是利用 3,4,9,10-perylene tetracarboxylic acid diimides (PTCDIs) 及其相关官能化类似物在表面制备延伸阵列。这些分子是此类研究的理想选择，因为它们经过专门设计，可通过互补氢键与合适的二氨基吡啶官能化分子及相关物种发生相互作用。此外，PTCDI 物种可以在分子的湾区（bay region）进行官能化，便于对其可制备的自组装结构进行修饰。通过 PTCDI 衍生物的组合（有时与三聚氰胺结合），可以形成能够包埋客体分子的多孔二维阵列。本文讨论了控制 PTCDI 衍生物自组装过程的因素，并展示了构建合适的目标阵列以及宿主特定分子物种（包括富勒烯和过渡金属团簇）的能力。