物理学家利用硒掺杂实现了纳米结构的高选择性

新加坡国立大学（NUS）的物理学家使用柔性前体和硒掺杂在纳米结构中实现了可控的构象排列，增强了材料性能和结构均匀性。他们的方法在设计和开发工程纳米材料的表面合成方面取得了进展

研究结果已发表在《自然通讯》杂志上

在过去的几十年里，表面合成因其创造各种纳米结构的能力而得到了广泛的研究。通过智能设计前驱体、选择基底和精确控制分子浓度、电刺激和热处理等实验参数，已经实现了各种复杂的纳米结构

在这些方法中，Ullmann偶联以通过脱卤和共价键有效连接前体而闻名。虽然大多数研究都集中在构象刚性前体上，但探索构象柔性前体为开发具有工程结构和性能的复杂功能纳米材料提供了巨大的潜力

新加坡国立大学物理系Andrew Wee教授领导的一项研究表明，使用硒（Se）掺杂的构象柔性前体mTBPT具有拓扑选择性。前体具有三嗪环和三个间溴苯基，并表现出C3h和Cs对称性的构象

共形物是具有相同分子式和原子连接性的分子，但由于围绕单键的旋转，其原子的空间排列不同。最初，这些构象的随机混合物在铜（Cu（111））基板上沉积时形成

通过在室温至365开尔文的温度范围内掺杂0.01单层硒，研究人员实现了C3h构象的高选择性。这显著提高了结构均匀性，并形成了有序的二维金属有机框架（MOF）。无论mTBPT和Se的沉积顺序如何，该过程都是有效的。该团队的研究员Liangliang CAI博士说：“我们在4开尔文的低温下，将高分辨率扫描隧道显微镜和光谱学与非接触式原子力显微镜相结合，研究了铜基板上构象柔性前体mTBPT的形成及其使用硒掺杂的高拓扑选择性。”

研究团队还使用密度泛函理论计算，无论是否使用硒，来模拟Cu（111）基板上Cs−Cu和C3h−Cu部分之间的转变，以解释硒掺杂对C3h构象的高拓扑选择

Wee教授补充道：“鉴于人们对二维硒化物和表面合成的兴趣日益浓厚，了解掺杂效应，特别是硒掺杂，非常重要。这一见解可能会导致未来定制的金属有机和共价有机框架纳米结构的可控合成。” More information: Liangliang Cai et al, Topology selectivity of a conformationally flexible precursor through selenium doping, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47614-9

Journal information: Nature Communications