物理学家利用硒掺杂实现纳米结构的高选择性

新加坡国立大学 (NUS) 的物理学家利用柔性前体和硒掺杂实现了纳米结构中的受控构象排列，从而提高了材料性能和结构均匀性。他们的方法推动了表面合成技术的发展，可用于设计和开发工程纳米材料。

在过去的几十年里，表面合成因其能够创造各种纳米结构的能力而得到了广泛的研究。通过前体的智能设计、基底的选择以及分子浓度、电刺激和热处理等实验参数的精确控制，人们已经实现了各种复杂的纳米结构。

在这些方法中，乌尔曼偶联法因能通过脱卤和共价键有效地连接前体而著称。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利用硒 (Se) 掺杂证明了构象柔性前体 mTBPT 的拓扑选择性。该前体具有一个三嗪环和三个间溴苯基团，并表现出具有 C 3h和 C s对称性的构象异构体。

构象异构体是具有相同分子式和原子连接性的分子，但由于围绕单键旋转，其原子的空间排列不同。最初，这些构象异构体在铜(Cu(111))基底上沉积时会随机形成混合物。

通过在室温至 365 开尔文的温度下掺杂 0.01 单层 Se，研究人员实现了对 C 3h构象异构体的高选择性。这显著改善了结构均匀性并形成了有序的二维金属有机骨架 (MOF)。无论 mTBPT 和 Se 的沉积顺序如何，该过程仍然有效。

团队研究员蔡亮亮博士表示：“我们利用高分辨率扫描隧道显微镜和光谱与非接触式原子力显微镜相结合的技术，在4开尔文的低温下研究了构象柔性前体mTBPT在铜基底上的形成，以及通过硒掺杂对其高拓扑选择性的影响。”

研究小组还利用含和不含Se的密度泛函理论计算，模拟了Cu(111)基底上C s −Cu和C 3h −Cu部分之间的转变，以解释Se掺杂对C 3h构象异构体的高拓扑选择性。

“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，尤其是硒掺杂效应非常重要。这一见解可能在未来带来定制金属有机和共价有机骨架纳米结构的可控合成，”Wee 教授补充道。