最新成果|苏州大学迟力峰/仲启刚JACS：多层次超分子自组装引导的全同立构碗烯聚合物的表面合成
近日，苏州大学迟力峰院士和仲启刚教授团队及其合作者在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society, JACS)上以“On-Surface Synthesis of Isotactic Double-Stranded Corannulene Polymers Steered by Hierarchical Supramolecular Self-Assembly”为题发表研究成果。报道了基于表面在位合成的双链全同立构聚合物可控构筑策略，并在原子尺度揭示了分子自组装、偶联反应及立体构型调控机制，为低维有机纳米结构的精准构筑与原子级制造研究提供了新的实验路径。
图1 ：JACS官网截图
表面在位合成是近年来构筑低维聚合物与功能纳米结构的重要技术路线。分子在金属表面受限扩散并发生原位反应，可形成高度有序的纳米结构体系，在分子电子学、量子材料及有机功能器件等方向具有广阔应用前景。然而，反应中间态与精细构型变化往往发生在亚分子尺度，对扫描探针显微技术的分辨率、低温稳定性及超高真空环境控制能力提出了极高要求。
研究人员首先通过扫描隧道显微镜（STM）直接观测到单体分子在Ag(111)表面DBCTP分子的高度有序自组装行为，清晰分辨该分子的二维周期组装及其二聚体单元的排布结构，实现了纳米尺度形貌的精准表征。
图2: 单体分子在 Ag(111) 表面的有序自组装结构[1]
在通过热退火脱溴聚合反应形成双链聚合物后，研究人员进一步采用CO功能化的qPlus-AFM针尖开展高分辨STM/AFM联合测量，实现了化学键级别结构解析，成功分辨碗烯（corannulene）单元的bowl-up / bowl-down立体异构体，从而在原子尺度验证了双链全同立构聚合物的形成机制与构型选择规律。
图3: CO功能化探针高分辨STM/AFM成像揭示分子立体构型[1]
本研究使用中科艾科米闭循环无液氦扫描探针显微镜系统获取了自组装结构及产物化学键级分辨成像结果，为聚合物构型确认和反应机理分析提供了关键实验支撑。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c16884
[1] Haolin Dong,# Z. Zhang,# Z. Wang,# Y. Guo, X. Huang, Q. Huang, J. Björk, J. Rosen, M. C. Stuparu,* K. Niu,* L. Chi,* Q. Zhong,* On-surface synthesis of isotactic double-stranded corannulene polymers steered by hierarchical supramolecular self-assembly. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.5c16884 (2026).
2023-12-07
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