Světlem řízená syntéze molekulárních řetízků na površích

Širší kontext výzkumu / teoretický rámec Chemie na povrchu je nová, ale rychle se rozvíjející oblast, která umožňuje navrhovat a syntetizovat polymery, nanostruktury a nové materiály, které nelze v mokré chemii dosáhnout. Tento trend je silně podporován nedávným vývojem bezkontaktní mikroskopie atomových sil, která umožňuje zobrazovat jednotlivé molekuly s bezprecedentním prostorovým rozlišením, což umožňuje přesnou chemickou identifikaci meziproduktů a produktů chemické reakce. Hypotézy / výzkumné otázky / cíle Doposud se chemie na povrchu spoléhala téměř výlučně na Ullmanovu vazbu, přičemž kovový povrch používal jako katalyzátor i teplo k vytvoření kovalentních organických struktur. Navzdory pozoruhodnému úspěchu existuje hledání nových reakčních mechanismů, které by se vyhnuly vysokým teplotám a kovovým katalyzátorům. Například vysoké teploty mohou vést k molekulární desorpci nebo rozkladu. Na druhou stranu se elektrony kovového povrchu mohou spojit s molekulárními orbitaly, což ztěžuje charakterizaci jejich elektronických vlastností. Jednou z možností, jak tento problém obejít, je syntetizovat molekulární nanostruktury světlem a bez kovových látek. Chceme studovat fotochemicky (tj. Netermální) řízenou povrchovou syntézu polymerů na tenkých izolačních fóliích. Přístup / metody K charakterizaci chemických struktur meziproduktů a konečných produktů reakce použijeme mikroskopii skenovací sondy s vysokým rozlišením. To nám umožňuje, pomocí teoretických simulací, porozumět reakčním cestám. Konkrétně budeme měnit parametry jako (i) struktura molekulárního prekurzoru (postranní skupiny pro sterické zábrany, molekulární flexibilita pro přizpůsobení novým konformacím v produktu nebo interakce molekuly a povrchu pro difúzi), (ii) povrchový materiál a povrchová orientace na dosáhnout anizotropní molekulární orientace a difúze a (iii) intenzitu a vlnovou délku světla, abyste získali přehled o reakčním mechanismu a nakonec řídili výsledek polymerační reakce. Úroveň originality / inovace Fotochemické reakce byly studovány v plynné fázi a v roztoku, ale jen málo je známo o tom, jak takové reakce probíhají v dvojrozměrném (potenciálně jednorozměrném) zadržení na povrchu. Na základě našeho přístupu získáme přehled o fotochemických reakčních drahách na úrovni jedné molekuly a získáme (elektronicky) „volně stojící" polymery na izolačních fóliích, které nemusí být dostupné standardní chemií za mokra. Zapojeni primární výzkumní pracovníci Leonhard Grill a Christophe Nacci (Graz), Karl-Heinz Ernst a Pavel Jelinek (Praha) tvoří ideální konsorcium pro navrhovaný výzkum, který kombinuje doplňkové odborné znalosti potřebné pro takový projekt: Na jedné straně syntéza na povrchu a jediný experimenty s taháním molekul (Graz) a na druhé straně zobrazování jednotlivých molekul na povrchu ve vysokém rozlišení a teoretické znalosti (Praha).