Viele Moleküle lagern sich auf der Oberfläche zu kristallinen oder ungeordneten Glasstrukturen zusammen. Mit bestimmten Aufbauansätzen können bestimmte Moleküle dazu gebracht werden, geordnete, aber aperiodische Strukturen wie Fraktale und Quasikristalle zu bilden. Sierpiński-Dreiecke (STs) wurden auf Oberflächen und in Lösungen durch Halogenbindung, metallorganische Koordination, Wasserstoffbindung und kovalente Bindungswechselwirkungen hergestellt.
Ein umfassendes Verständnis der Wachstumsmechanismen dieser faszinierenden Strukturen ist für ihre kontrollierte Herstellung auf Oberflächen unerlässlich. Die Untersuchung ihrer strukturellen Übergänge kann in dieser Hinsicht hilfreich sein. Allerdings sind reversible Übergänge zwischen kristallinen und fraktalen Strukturen immer noch eine Herausforderung.
Eine von Prof. Yongfeng Wang, Prof. Shimin Hou, Dr. Yajie Zhang (School of Electronics, Universität Peking) und Prof. Richard Berndt (Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel) geleitete Studie ergab, dass STs wurden mithilfe von CO- und CO2-Molekülen in 1D-Ketten umgewandelt. Der Artikel wird in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review.
C3PC-Moleküle und Fe-Atome bildeten durch dreifache Koordinationswechselwirkungen STs auf Au(111). Nach der Zugabe von CO-Molekülen änderten sich die stabil koordinierenden Fe(C3PC)3-Motive zu Fe(C3PC)4 mit einem axial gebundenen CO-Molekül, wodurch STs in eindimensionale Ketten umgewandelt wurden. Die Ketten wurden durch Tempern der Proben in STs umgewandelt. Der Strukturübergang könnte auch durch CO2-Moleküle und auf dem Au(100)-Substrat realisiert werden. Anders als bei der Coassemblierung von CO mit Fe(C3PC)4 induzierten CO2-Moleküle die Strukturumwandlung durch einen molekularen Kataassemblierungsprozess.
Die Coassembly- und Catassembly-Methoden könnten verwendet werden, um andere metallorganische Strukturen auf Oberflächen abzustimmen. Die Catassembly-Theorie wurde erstmals von der Gruppe von Prof. Tian an der Universität Xiamen vorgeschlagen. Anschließend wurde die Erforschung des Katzenaufbaus auf der Oberfläche in einem frühen Stadium von Prof. Kai Wu und Prof. Wei Xu erforscht. In dieser Studie wurde der Zwischenprozess des Katzenaufbaus zum ersten Mal durch das Experiment mit variabler Temperatur visuell beobachtet und der Mechanismus des Katzenaufbaus weiter geklärt. Dies bot auch eine neue Möglichkeit, das Wachstum speziellerer Strukturen in der Zukunft zu untersuchen.
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Chao Li et al., Strukturtransformation von Sierpiński-Dreiecken zu Ketten mit Unterstützung von Gasmolekülen, National Science Review (2023). DOI: 10.1093/nsr/nwad088