La figure (A) fournit une illustration schématique de la synthèse de chaînes organo-métalliques (MOC) et de leur relaxation structurelle sur un substrat de cuivre. Le composé 1, 5-dibromo-2, Le 6-diméthylnaphtalène (DBDMN) qui est déposé subit un processus de débromation pour former des chaînes organométalliques (MOC) unidimensionnelles (1D). Le recuit à température ambiante provoque un réarrangement de la structure moléculaire. Les figures (B) et (C) sont les images obtenues par microscopie à force atomique sans contact montrant la structure moléculaire dans des conditions tendues et relâchées. [Crédit :ANGEWANDTE CHEMIE]
Des scientifiques de l'Université nationale de Singapour ont démontré un réarrangement structurel induit par une contrainte de chaînes moléculaires organo-métalliques unidimensionnelles pour une utilisation potentielle dans la fabrication de nanostructures fonctionnelles.
La synthèse de matériaux fonctionnels au niveau moléculaire peut potentiellement être utilisée pour développer des nanostructures pour des applications nécessitant des propriétés électroniques et magnétiques spécialement adaptées. Ceci est généralement réalisé en utilisant des transformations chimiques thermiques ou photo-déclenchées. L'utilisation de contraintes mécaniques pour déclencher des transformations chimiques offre une nouvelle façon de fabriquer des nanostructures aux propriétés uniques.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Lu Jiong du département de chimie, NUS a démontré que la contrainte créée entre les chaînes organo-métalliques (MOC) unidimensionnelles (1D) et leur substrat sous-jacent peut déclencher des transformations isomères qui peuvent entraîner une nouvelle structure moléculaire. Dans les transformations isomères, les atomes de la molécule se réarrangent, produisant une molécule structurellement différente mais ayant les mêmes atomes. En créant des conditions de déformation appropriées dans le matériau, les transformations isomères résultantes peuvent potentiellement être utilisées pour fabriquer des nanostructures fonctionnelles.
Un composé rationnellement conçu, connu comme 1, 5-dibromo-2, Le 6-diméthylnaphtalène (DBDMN) a été synthétisé par le groupe du professeur Wu Jishan du Département de chimie, NOUS. L'équipe du professeur Lu a déposé ce composé sur une surface de cuivre catalytiquement active pour former des MOC 1D (Figure A). Lorsqu'il est soumis à un traitement thermique et à un refroidissement dans des conditions ambiantes pour réduire les contraintes dans le matériau, l'équipe a découvert que les MOC subissaient des réarrangements isomères squelettiques. La structure des MOC à résolution submoléculaire avant et après la transformation a été capturée en utilisant la microscopie à force atomique sans contact (figures B et C). Les images montrent que pendant le processus de transformation, les liaisons C-H deviennent chimiquement actives avec des réarrangements des liaisons de coordination.
Les résultats expérimentaux de l'équipe ainsi que les calculs théoriques effectués par le groupe du professeur Pavel Jelínek de l'Institut de physique, Académie tchèque des sciences, République tchèque montrent que la réduction de la contrainte interne induite par le substrat sur les MOC est le facteur clé qui provoque le réarrangement moléculaire dans le matériau.
Le professeur Lu a dit, "Nous prévoyons que nos découvertes sur le réarrangement structurel induit par la contrainte dans les systèmes de matériaux unidimensionnels enrichiront la boîte à outils disponible pour la synthèse en surface de nouveaux matériaux fonctionnels et de nanostructures quantiques."
