扁平、富含碳的分子以有效移動電荷能力聞名，相關結構已常見於太陽能電池、化學感測器等設備，但研究人員還在尋找進一步提高性能的方法，其中一種是連接多個分子連接，使它們表現像單一強大系統——最近科學家便打造出「五合一」超級分子，有望推動次世代電子產品。
複雜分子結構能充當單一電子系統，改善電子流動方式，是重塑電子、能源系統、感測技術長期目標，但製造大型分子存在一道技術障礙，即隨著分子生長體積變大，往往不再能溶解於液體，因此難使用標準化學技術合成。
為解決此問題，生物化學和分子材料研究中心（CiQUS）科學家 Luis M. Mateo、Diego Peña 領導的團隊開發一種混合法，先在溶液合成精心設計的酞菁（Phthalocyanine）單元，再將這些單元放置在金屬表面，等它們發生反應並連接在一起，形成由 5 個十字形酞菁組成的延伸結構。
新方法結合傳統溶液化學控制與受控表面反應的優點，創造出過去難實現的分子結構，不僅促進酞菁五聚體合成，而且科學家還能使用掃描探針顯微鏡進行亞分子表徵。
研究人員解釋，由此產生的結構形成奈米級系統，所有 5 個單元都充當單一電子實體，實驗表明連接單元可降低能隙。該設計也利用酞菁在中心腔內結合金屬的能力，有助將不同金屬放置在結構特定點，從而在中心區域引入新特性，例如磁性。
團隊下一步將嘗試修改分子前體設計，獲得由酞菁形成的二維聚合物奈米材料。
新論文發表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊。
（首圖來源：CiQUS/期刊封面）
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