成功合成了含硅的新型有机结构体膜~通过表面合成实现碳纳米薄膜的多样化之路~ 2022.11.08 NEW
国立研究开发法人物质材料研究机构( NIMS )
大学共同利用机关法人自然科学研究机构分子科学研究所 以NIMS和大学共同利用机关法人自然科学研究机构分子科学研究所为中心的国际共同研究小组，通过在表面合成中引入新化学反应，在世界上首次成功合成了用周期表同族元素硅置换通常仅由碳构成的部分苯环的二维共价键性有机结构体( COF )膜。
概要
1.以国立研究开发法人物质材料研究机构( NIMS )和大学共同利用机关法人自然科学研究机构分子科学研究所为中心的国际共同研究小组，通过在表面合成中引入新化学反应，在世界上首次合成了通常只用碳构成的苯环的一部分被周期表同族元素硅置换的二维共价键性有机结构体( COF )膜 这个新的COF膜不是通过一般的化学合成方法，而是通过利用金属表面上的化学反应达成的，显示了利用表面合成开发新材料的可能性。 2.具有纳米尺寸空穴的COF膜有望广泛应用于电池材料、催化剂、以及小分子的分离等。 为了实现这些功能，有必要开发在分子薄膜内的期望位置导入碳以外的氮和硼等的方法。 另外，在人类可以使用的地球表面部分存在的元素中，虽然对重量比第二多的硅原子(克拉克数: 25.8 % )的导入效果很感兴趣，但是导入硅的COF膜没有实现。 不可否认的是，在元素周期表中与碳同属14族，被认为最接近碳特性的硅在无机化学中被处理，是COF膜合成中使用的有机合成中不熟悉的元素。 3.近年来，使有机合成的小分子在金属的固体表面上发生化学反应，形成碳薄膜和COF膜的分子合成技术的开拓备受瞩目。 在本成果中，开发了在有机合成中不向小分子导入硅的情况下，使蒸镀在金( 111 )表面上的硅和小分子直接反应的新分子合成方法，成功合成了用以往技术无法制作的“含硅的COF膜(碳纳米薄膜)”。 4.如果应用本研究开发的合成方法，可以合成含有更重的同族元素锗和锡的碳薄膜，含有与碳相同的第14族元素的多种碳纳米薄膜的物性也将得到进一步的阐明。 为了在新一代纳米电子技术中有效利用各种各样的碳纳米薄膜，目标是向赋予期望特性的表面合成技术发展。 5.本研究由NIMS尖端材料分析研究据点纳米探针小组的川井茂树(在另一个窗口打开)小组组长、Kewei Sun (在另一个窗口打开) ( JSPS外国人特别研究员)、国际纳米体系结构研究据点的松本道生(在另一个窗口打开) 由分子科学研究所的解良聪教授、芬兰Aalto大学的Adam S. Foster教授组成的国际共同研究小组完成。 6.本研究成果将刊登在Nature Chemistry杂志的2022年11月7日发行号上。 新闻稿中的图: ( a )本研究所开发的表面化学反应。 ( b )合成的含硅COF膜的示意图。 Br :溴原子(红球)、Si :硅原子(紫球)、碳原子(黑球)、氢原子(白球)、基板的金原子(金球)。 刊登论文
题目: on-surface synthesis of disilabenzene-bridged covalent organic frameworks
作者: Kewei Sun ，Orlando J. Silveira，Yujing Ma，Yuri Hasegawa，Michio Matsumoto ，Satoshi Kera
杂志: Nature Chemistry
刊登日期: 2022年11月7日DOI : 10.1038/s41557-022-01071-3
刊登论文
题目: on-surface synthesis of disilabenzene-bridged covalent organic frameworks
作者: Kewei Sun ，Orlando J. Silveira，Yujing Ma，Yuri Hasegawa，Michio Matsumoto ，Satoshi Kera
杂志: Nature Chemistry
刊登日期: 2022年11月7日
DOI : 10.1038/s41557-022-01071-3 刊登日期: 2022年11月7日
DOI : 10.1038/s41557-022-01071-3 (在单独窗口中打开)
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