基于表面自组装的新型共价体系之构建与性能研究 （一）

Molecular self-assembly with adjustable structure and chemical stability is a highly challenging topic. Realization of such systems will have a great value from theoretical point of view, and will push the development of this research field in practical applications. The project is aiming at the establishment of a new method to realize covalent binding within self-assembled molecular systems without damaging the original structures, based on the combination of well established molecular self-assembly on surfaces and newly developed on-surface chemistry (or on-surface covalent binding). With this concept we will obtain stable low-dimensional molecular systems and materials with special functionalities. To develop the method, we need to study the basic scientific issues in the assembly processes and on-site reactions, including to reveal and understand the mechanisms behind both processes, to clarify the relationship between molecular structures and assembly structures, and to explore the possible applications of the stable molecular assemblies, especially the conjugated molecular systems with extended size as potential candidates for molecular devices. Through the systematic studies, we expect to achieve high level scientific outputs with originality and novelty, as well as independent intellectual property rights.

如何实现结构可控且化学稳定的分子组装体系是表面分子组装中极具挑战性的课题。此类体系的实现不仅具有重要的理论研究价值，而且将大大推动表面组装体系在实际中的应用。本项目拟通过表面自组装和表面在位化学的结合，建立一种在分子自组装体内通过原位化学反应获得稳定组装结构的新方法，由此实现从可控分子自组装结构到共价相连结构的原位转化，进而得到稳定的并具有功能性的低维分子体系。围绕该方法的建立，研究组装过程及原位反应中涉及的基本科学问题，包括组装和反应中的调控机制，组装体结构与分子结构之间的关系等等。在此基础上，探索稳定分子组装体的应用，尤其是共轭大分子体系在分子器件中的应用。通过系统的研究和探索，形成具有原创性、拥有自主知识产权的研究方法，获得高水平研究成果。

如何实现结构可控且化学稳定的分子组装体系是表面分子组装中极具挑战性的课题。本项目拟通过表面自组装和表面在位化学的结合，建立一种在分子自组装体内通过原位化学反应获得稳定组装结构的新方法，由此实现从可控分子自组装结构到共价相连结构的原位转化，进而得到稳定的并具有功能性的低维分子体系。在本项目执行过程中，这一目标在不同分子体系中得以实现。我们以扫描隧道显微镜为主要表征手段，结合其它表征手段理论模拟，对机理、动力学以及结构调控等方面做了深入的研究。由此加深了对表面可控自组装体系构筑方法的认识，揭示了组装体系中化学反应的调控机制，成功的实现了从组装体到共价连接的转换。在此基础上，探索稳定分子组装体的应用，尤其是共轭大分子体系在分子器件中应用的可能。通过系统的研究和探索，形成具有原创性研究方法，获得了一系列高水平研究成果.