„On-Surface Shapeshifters" zeigen oxidationszustandsabhängiges Konformations- und Selbstassemblierungsverhalten: WPI-MANA

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International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)

Nov 18, 2021, 13:28 ET

TSUKUBA, Japan, 18. November 2021 /PRNewswire/ -- Ein Team des International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA) hat herausgefunden, dass Substanzen, die als Pyrazinacene bekannt sind, auf der Oberfläche ein vom Oxidationszustand abhängiges Konformations- und Selbstassemblierungsverhalten aufweisen. Diese „Formveränderung" könnte zu einer Vielzahl von Anwendungen führen.

(Bild https://kyodonewsprwire.jp/prwfile/release/M105739/202111052919/_prw_PI1fl_GTdhG33d.jpg)

Die umfassende experimentelle und theoretische Studie des Teams ergab, dass Pyrazinacene, die Decaazapentacen enthalten, stabil gegen Oxidation, aber instabil gegen Reduktion sind.

Pyrazinacene stellen eine ungewöhnliche Klasse redoxaktiver Chromophore dar und sind eine aufstrebende Klasse von hochstickstoffhaltigen Heteroacenen mit einzigartigen Eigenschaften. Aufgrund ihrer besonderen supramolekularen Eigenschaften, einschließlich der Wechselwirkungen in biologischen Systemen, haben sie ein hervorragendes Anwendungspotenzial. Sie stehen wegen ihrer wichtigen optischen und elektronischen Eigenschaften im Mittelpunkt der Anwendungen von molekularen Materialien.

Das Team stellte fest, dass die bereits etablierten Struktur-Funktions-Beziehungen von molekularen Materialien, die aus Lösungen bekannt sind, nun neu bewertet werden müssen, um die grenzflächenspezifischen chemischen, elektronischen, optischen und mechanischen Eigenschaften neu synthetisierter Moleküle vorherzusagen und zu verstehen.

Die Forschungsarbeiten wurden von David Miklik (WPI-MANA) und S. Fatemeh Mousavi (Departement für Physik, Universität Basel, Schweiz) unter der Leitung von Thomas Jung (Labor für Mikro- und Nanotechnologie, Paul Scherrer Institut, Schweiz) und Jonathan P. Hill (WPI-MANA) durchgeführt.

„Wir schlagen den Begriff ‚on-surface shapeshifter' vor, um diese Verbindungen zu beschreiben, basierend auf ihren Oxidationszustand-gekoppelten molekularen Morphologievariationen auf der Oberfläche", so die Wissenschaftler in ihrem Papier.

Die chemische Komplexität der Substanzen motiviere zu weiteren Untersuchungen, bei denen die Reaktivität in der Lösung und an den Grenzflächen verglichen wird, insbesondere im Hinblick auf abstimmbare Photo-Redox-Verbindungen oder die Erzeugung von synthetisch unzugänglichen Molekülen.

Diese Forschung wurde von David Miklik von der Functional Chromophores Group des WPI-MANA und S. Fatemeh Mousavi von der Universität Basel, Schweiz, und ihren Mitarbeitern durchgeführt.

„Pyrazinacenes Exhibit On-Surface Oxidation-State-Dependent Conformational and Self-Assembly Behaviours" Miklik, D., Fatemeh Mousavi, S., Buresova, Z. et al. Commun Chem 4, 29 (2021) https://doi.org/10.1038/s42004-021-00470-w

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