Supramolekulare Assemblierungen auf Oberflächen: Nanopatterning, Funktionalität und Reaktivität

Das Verständnis, wie Moleküle interagieren, um großflächige hierarchische Strukturen auf Oberflächen zu bilden, verspricht, Designer-Nanoskalenkonstrukte mit definierten chemischen und physikalischen Eigenschaften zu erstellen. Hier beschreiben wir frühe Fortschritte auf diesem Gebiet und heben bevorstehende Chancen und Herausforderungen hervor. Sowohl direkte intermolekulare Wechselwirkungen als auch solche, die durch koordinierte Metallzentren oder Substrate vermittelt werden, werden diskutiert. Diese Wechselwirkungen können additiv sein, aber sie können sich auch gegenseitig beeinträchtigen, was zu neuen Assemblierungen führt, bei denen elektrische Potentiale über Entfernungen variieren, die viel größer sind als die typischen chemischen Wechselwirkungen. Frühere spektroskopische und Oberflächenmessungen haben teilweise Informationen über solche Grenzflächenwirkungen bereitgestellt. In der Zwischenzeit haben Rastersondenmikroskopien definierende Rollen im Bereich der molekularen Organisation auf Oberflächen übernommen, um ein tieferes Verständnis von Wechselwirkungen, Strukturen und lokalen Potenzialen zu vermitteln. Selbstorganisation ist eine Schlüsselstrategie zur Bildung erweiterter Strukturen auf Oberflächen, die die Nanolithographie in die chemische Dimension vorantreibt und eine gleichzeitige Kontrolle auf mehreren Skalen ermöglicht. Parallel dazu hat das Aufkommen von Graphen und der daraus resultierende Impuls zur Erforschung von 2D-Materialien das Feld erweitert, da oberflächenkonfinede Reaktionen von molekularen Bausteinen den Zugang zu Materialien wie 2D-Polymeren und Graphen-Nanoribbons ermöglichen. In diesem Review beschreiben wir jüngste Fortschritte und weisen auf vielversprechende Richtungen hin, die zu noch größeren und robusteren Fähigkeiten führen werden, um Designeroberflächen zu nutzen.