17、四内酰胺大环在Au(111)表面形成手性聚集体

四内酰胺大环在Au(111)表面形成手性聚集体

近年来，人们对微观定义明确的表面上自组织分子结构的兴趣日益浓厚。最初的研究主要集中在较小有机分子在表面的吸附，而现在的趋势则朝着更大的分子发展，比如生物分子或用于超分子结构合成的大分子。其中，能自发形成长程有序二维结构的吸附质/表面组合尤为引人关注。这些有序结构不仅具有美学价值，还在构建具有特定功能的分子架构方面具有重要意义，例如用于传感器、催化或表面支撑的分子机器。

具有手性结构的分子吸附层更是备受瞩目。手性结构的形成有两种可能的起源：一是吸附的分子本身具有手性（包括仅在吸附状态下呈现手性几何结构，而在气相中不具有手性的分子）；二是本质上非手性的分子在表面的横向排列导致手性结构的形成。

本文将探讨大的四内酰胺大环（TLM）在Au(111)表面的手性自组织结构。这些大环本身不具有手性，并且还能形成另外两种非手性的长程有序结构（α和β）。

1. 四内酰胺大环（TLM）的结构特点

四内酰胺大环（TLM）最初由Hunter报道，并广泛应用于机械互锁分子（如索烃和轮烷）的合成。该分子包含四个酰胺基团，这些基团在轮烷合成的穿线过程中，或在大环吸附在表面形成α和β结构时，参与氢键的形成。

TLM分子具有一定的灵活性，因为酰胺基团的旋转势垒较小。由于这些旋转，分子本身不具有手性结构。能量最低的两种构象投影到环平面上呈现D2h对称性，此时四个酰胺基团的质子指向环内，羰基基团指向环外。四个二甲基亚苯基基团大致垂直于环平面，当分子吸附在表面时，这些基团可以充当“间隔物或支腿”。

2. 实验过程

实验在超高真空（UHV）条件下进行，选择密排的Au(111)表面作为基底。这