《德国应用化学》报道学院刘培念教授在表面反应研究领域重要进展

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化学院刘培念教授课题组近年来在有机分子的表面反应研究领域取得了一系列重要进展。近日，《德国应用化学》以“Stabilizing and Organizing Bi3Cu4 and Bi7Cu12 Nanoclusters in Two-Dimensional Metal-Organic Networks”（Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 4617–4621）为题报道了本课题组与香港科技大学物理系的林念教授课题组的最新合作研究成果。

结构与化学计量可控的多核异质纳米金属簇具有催化、磁性及光学性质，应用广泛。但是其催化活性、电学以及光学活性取决于纳米簇大小、结构和化学计量比。因此，精确控制这些参数将会产生不同的功能以及相关应用。尽管通过表面配位组装的方法已经合成出二维金属-有机网格（two-dimensional metal-organic networks： MONs），但是到目前为止，大部分的MONs只具有单金属中心，只有小部分的MONs拥有双核、三核异质金属。而包含有多核异质金属簇的MONs则未见报道。

金属Bi配位的MONs被理论预测为二维有机拓扑绝缘体。我们已经实现了通过MONs模板精准制备有序分布的Bi原子簇（ACS Nano, 2015, 9, 8547），但是与Bi配位形成的MONs未被报道。本研究工作发展了以含有Bi和Cu的多核异质金属簇为配位中心的MONs的制备。在Cu(111)表面，使用C3对称、具有不同尺寸的吡啶配体合成了两种含Bi的MONs二维材料。超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）在原子分辨率下对所合成的MONs结构的研究结果表明：吡啶配体之间形成了Bi3Cu4和 Bi7Cu12两种多核异质金属簇，而吡啶配体正是通过与这两种多核异质金属簇配位实现联结，生成MONs。而多核异质金属簇是通过Cu-吡啶的配位作用、金属-金属相互作用以及配位金属与衬底的相互作用而实现稳定的。密度泛函理论（DFT）计算证实了所获得的实验结果。本研究工作表明：表面上的金属配位自组装反应能为多核异质纳米金属簇的设计与合成提高新的策略。

该研究工作得到了国家自然科学基金与香港研究局（NSFC-RGC）联合项目等的资助。