研究者はボールボットからポリマーを生成します

2023 年 8 月 28 日

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ミュンスター大学著

N-複素環式カルベン (NHC) は、金属表面とよく結合する反応性の小さな環分子であり、過去数年にわたり、金属表面の安定した化学修飾の分野で大きな関心を集めています。 数年前にドイツのミュンスター大学で発見された特性の 1 つは、特定の NHC 誘導体が個々の金属原子に固定するだけでなく、表面から個々の原子を完全に抽出する能力です。 これらのいわゆる吸着原子と結合した NHC は、ボールボット、つまり球体上を移動するロボットのように、表面上を自由に滑空します。

このような「ボールボット分子」を使用し、中国の研究者と協力して、ミュンスターの物理学者と化学者は、ハロゲン化NHCから金属表面上に長鎖可動ポリマー（分子の鎖）を生成させることに初めて成功した。 研究の詳細は Nature Chemistry 誌に掲載されました。

ボールボットタイプの NHC の可動性は、新しい可能性をもたらします。たとえば、このタイプの分子から高度に秩序化されたドメインへの自己組織化から、特定の金属表面を自律的に金属表面に変換する際の NHC 側の協力的な群れタイプの挙動に至るまでです。光や電子などの外部影響を受けずに、異なる高次構造を実現します。

「自己組織化に加えて、これらのボールボットポリマーは、ナノエレクトロニクス、表面機能化、触媒作用における新たな用途に大きな期待を持っています」と、ミュンスター大学物理学研究所の上級教授でナノテクノロジーセンターの科学ディレクターであるハラルド・フックス教授は述べています（ CeNTech）ミュンスターにあります。

NHC は、分子の 5 重複素環体の窒素 (N) 基を簡単に修飾できます。 その結果、カルベンと金属表面 (金など) の原子間の電子相互作用に影響を与えるだけでなく、カルベンの配列を表面に対して垂直または平行に制御することも可能になります。

ミュンスター大学の有機化学研究所で開発された、使用されるハロゲン化 NHC の特別な特徴の 1 つは、貴金属上に自発的に吸着原子を形成する能力と、その結果として生じる移動性です。 これは、それらが結合し、表面上の他の反応系と反応するための前提条件です。

「実験の成功の決め手は、モノマー構造単位の化学反応性とその移動性のバランスでした」と、元著者でハラルド・フックス教授のグループの博士研究員で現在は主任研究員である主著者のジンドン・レン教授は言う。中国国立ナノ科学技術センター（NCNST）の（PI）およびグループリーダー。

一方で、モノマーはボールボットの性質により表面上を容易に移動できます。 一方、反応当事者間の接触時間は、反応を起こすのに十分な長さである必要があります。 これは、とりわけ分子構造と実験中の適切な温度設定によって起こります。

表面の精密化学の分野で化学反応を制御し、目的の反応生成物の証拠を提供するには、表面上の分子相互作用や分子未満スケールでの個々の反応ステップを観察できる、高度に専門化された準備および分析実験が必要です。