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我校化學(xué)院“結(jié)構(gòu)可控先進(jìn)功能材料及其制備教育部重點實驗室”的劉培念教授課題組近期在表面限域的有機(jī)合成反應(yīng)研究領(lǐng)域取得了一系列重要進(jìn)展。應(yīng)美國化學(xué)會《Acc. Chem. Res.》雜志邀請，劉培念教授和香港科技大學(xué)物理系的林念教授于8月28日聯(lián)合在該雜志在線發(fā)表了他們的綜述性論文“表面活化的限域偶聯(lián)反應(yīng)”(Acc. Chem. Res., DOI: 10.1021/acs.accounts.5b00160；http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.5b00160)。

圖片說明：表面限域的有機(jī)合成反應(yīng)的反應(yīng)過程

單分子有機(jī)光電器件發(fā)展的目標(biāo)是通過在單分子水平上集成有機(jī)分子構(gòu)建電路和功能邏輯單元，替代單晶硅微電子器件，最終建立分子計算機(jī)。這類有機(jī)光電器件的構(gòu)建需要通過“自下而上”的設(shè)計策略，在超凈表面（超高真空環(huán)境）上進(jìn)行，以消除氣體、溶劑和其它雜質(zhì)帶來的污染。在溶液中制備有機(jī)功能分子時，隨著分子的尺寸和剛性不斷增加，其溶解度會迅速降低，進(jìn)而降低產(chǎn)率、增大目標(biāo)化合物提純和表征的難度；同時，大的剛性分子的低溶解度和弱揮發(fā)性也嚴(yán)重阻礙了這類大分子通過真空蒸鍍或者電噴霧方式在超高真空環(huán)境中轉(zhuǎn)移至潔凈的基底上。因此，單分子有機(jī)光電器件的發(fā)展迫切需要發(fā)展出新的在超高真空表面進(jìn)行的有機(jī)合成方法，制備穩(wěn)定的通過共價鍵連接的表面納米結(jié)構(gòu)，為在單分子水平構(gòu)建性質(zhì)（如導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)、磁學(xué)性質(zhì)）更加優(yōu)異的有機(jī)光電器件奠定基礎(chǔ)。因此，利用表面有機(jī)化學(xué)反應(yīng)形成納米結(jié)構(gòu)及低維納米材料成為了近年來有機(jī)功能分子化學(xué)的一個熱點研究領(lǐng)域。
化學(xué)院劉培念教授和香港科技大學(xué)物理系的林念教授合作，通過使用超高真空掃描隧道顯微鏡（UHV-STM），對有機(jī)功能分子在表面發(fā)生限域偶聯(lián)反應(yīng)生成C-C鍵的動態(tài)反應(yīng)過程，反應(yīng)所得低維納米結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控等方面在單分子水平進(jìn)行了深入研究，取得了一系列重要進(jìn)展，在J. Am. Chem. Soc.（5篇），Acs Nano，Chem. Commun.，Eur. J. Chem. 等國際期刊發(fā)表了一系列的研究論文。本次應(yīng)邀在Acc. Chem. Res.上撰寫論文，評述該領(lǐng)域的最新進(jìn)展、挑戰(zhàn)與未來的發(fā)展方向，表明他們的工作得到了國際同行的高度認(rèn)可。
該研究得到了田禾院士和龍億濤教授負(fù)責(zé)的國家自然科學(xué)基金委重大項目課題、創(chuàng)新研究群體等項目的資助。