Escalera supramolecular a través del autoensamblaje de moléculas en forma de disco en la interfaz sólido-líquido

Área de la Ciencia:

• Se trata de una química supramolecular.
• Ciencia de los materiales ciencia de los materiales.
• Ciencias de la superficie Ciencias de la superficie.

Sus antecedentes:

• Los hexabenzocoronenos (HBC) son moléculas discóticas conocidas por su autoensamblaje en estructuras ordenadas.
• El control de la disposición molecular en las interfaces es crucial para el desarrollo de materiales avanzados.
• La influencia de la quiralidad de la cadena lateral y la arquitectura molecular en el autoensamblaje es un área activa de investigación.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el comportamiento de autoensamblaje de los derivados de HBC solubles con cadenas laterales variables y espaciadores de fenileno.
• Comprender cómo la estructura molecular, incluida la quiralidad, afecta el ordenamiento y las propiedades electrónicas de las monocapas de HBC en grafito pirolítico altamente orientado (HOPG).
• Explorar el potencial para crear nuevas arquitecturas supramoleculares con propiedades sintonizables.

Principales métodos:

• Síntesis de derivados solubles de HBC con cadenas laterales ópticamente activas y racémicas, con y sin espaciadores de fenileno.
• El ensamblaje de derivados de HBC en la interfaz solución-grafito.
• Microscopía de túnel de barrido (STM) con resolución molecular para obtener imágenes de las monocapas autoensambladas.
• Análisis de las variaciones de contraste de STM para inferir la conformación y disposición molecular.

Principales resultados:

• Todos los derivados de HBC estudiados se autoensamblaron en matrices cristalinas orientadas casi 2D en HOPG.
• Los HBC con espaciadores de fenileno exhibieron diferentes contrastes STM para núcleos aromáticos dentro de una monocapa, a diferencia de los HBC simples sustituidos por alquilo.
• Los HBC sustituidos por fenileno-alquilo ópticamente activos formaban una superestructura regular con tres posiciones moleculares distintas, parecidas a una escalera.
• Los derivados de HBC racémica mostraron una distribución aleatoria de contrastes, mientras que los ópticamente activos mostraron arreglos periódicos.

Conclusiones:

• El espaciador de fenileno interrumpe la planitud molecular, lo que lleva a conformaciones variadas y distintas posiciones de equilibrio en la superficie.
• La quiralidad de las cadenas laterales juega un papel crítico en dictar la periodicidad y el orden de la superestructura autoensamblada.
• El autoensamblaje observado se rige por una compleja interacción de interacciones intra, inter e interfaciales.
• Estos hallazgos abren posibilidades para investigar el acoplamiento molécula-sustrato utilizando espectroscopia de túnel de barrido (STS) y potencial conmutación molecular inducida por la punta de STM.