近日,资料基因组工程钻研院孙强教授团队颁发金属表表构筑高熵分子网络(High-Entropy Molecular Networks)成就。有关内容以“Constructing High-Entropy Molecular Networks on Metal Surfaces”为题,颁发于国际学术期刊《Journal of the American Chemical Society(JACS)》。资料基因组工程钻研院博士生陆佳宜为论文第一作者。
高熵资料因其多组元组成和高度的组态熵效应,近年来受到宽泛关注,并在能源存储、催化等领域展示出独个机能。高熵资料的概想也从早期的多组元合金拓展到多多类型资料。对于以有机分子为构筑单元的高熵分子网络仍鲜有索求。本钻研地提出利用表表配位化学(on-surface coordination chemistry)步骤,在铜(111)单晶表表上原位构筑由多种含吡啶配位基的有机分子组成的二维高熵网络。
钻研团队设计并造备了一种旋转掩膜,灵感起源于维恩图的组合思想(如图1)。该装置可能在统一基底上实现多组分分子沉积,进而高通量获得至多六种组分的分歧分子网络样品库,为钻研高熵系统的构筑法规提供了新的尝试平台。

图1.利用旋转掩膜实现多组分样品库的设计与造备示意图。
通过扫描隧路显微镜(STM)原位表征,钻研人员揭示了分歧组分分子在表表组装过程中出现出的有序与无序相,团队利用机械进建步骤对六组分分子网络的高分辨STM图像进行分析,初次实现了单分子鉴别和混合熵定量推算(如图2),并提出了一套表征分子网络“无序度”的新指标。进一步地,结合蒙特卡洛和分子动力学仿照,揭示了分子状态、对称性和配位数在决定网络结构不变性及熵值中的关键作用。该钻研批注,高熵分子网络不仅可能通过合理设计获得不变的多组分混合态,还为理解和调控低维有机纳米结构的构筑提供了新思路。

图2.六组分分子网络的原子级实空间表征及机械进建分析了局。
本工作由亿万先生MR资料基因组工程钻研院(MGI)孙强课题组与波兰玛丽亚·居里-斯克沃多夫斯卡大学的Pawe? Szabelski教授课题组合作实现,亿万先生MR资料基因组工程钻研院为第一单元,孙强教授为通讯作者,第一作者为MGI博士生陆佳宜。本钻研得到了中国国度天然科学基金的支持(No. 22072086, No. 22302120)。
MGI智能化表表科学和纳米造作课题组近年来聚焦于利用数据挖掘、机械进建和人为智能步骤,结合高通量尝试伎俩索求人为智能在表表科学中的利用,以及发展新型表表化学反映的索求。致力于造就具备“沉基础、跨学科、国际化”理想的资料基因特色人才。
课题组网站:https://www.qiangsungroup.cn/
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c08377