項(xiàng)目簡(jiǎn)介：         

本項(xiàng)目屬于化學(xué)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及化學(xué)、納米科學(xué)和材料科學(xué)等學(xué)科。

溶液中的分子、原子及離子等可以在固體表面吸附組裝，對(duì)組裝層結(jié)構(gòu)、相變和反應(yīng)的研究是當(dāng)今化學(xué)科學(xué)的前沿領(lǐng)域；同時(shí)實(shí)時(shí)、原位觀察研究結(jié)構(gòu)形成和反應(yīng)過(guò)程是科學(xué)家不懈追求的目標(biāo)之一。本項(xiàng)目利用電化學(xué)掃描隧道顯微技術(shù)（ECSTM），研究了分子、原子及離子等在固液界面的吸附組裝、結(jié)構(gòu)形成、結(jié)構(gòu)調(diào)控和反應(yīng)，揭示了組裝和調(diào)控規(guī)律，涉及物理化學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題以及納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑方法學(xué)。主要工作反映在近年來(lái)發(fā)表的75篇SCI論文以及專(zhuān)著《電化學(xué)掃描隧道顯微術(shù)及其應(yīng)用》中。包括 (1) 建立了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)制備、理論模擬、性能檢測(cè)到原位STM結(jié)構(gòu)表征的系列方法，形成了在固液界面構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)的研究體系。（2）單分子的構(gòu)型識(shí)別，實(shí)現(xiàn)了表面手性分子的ECSTM識(shí)別以及固液界面反應(yīng)的原位、實(shí)時(shí)、實(shí)空間研究。(3) 發(fā)明了在固體表面制備大尺寸配合物超分子有序結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，研究了配合物分子的組裝和結(jié)構(gòu)形成規(guī)律。(4) 通過(guò)光、熱和電位控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單分子及分子納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控，并對(duì)調(diào)控機(jī)理進(jìn)行了深入研究。(5) 成功地將電化學(xué)STM應(yīng)用于上述研究并擴(kuò)展至其它領(lǐng)域，在溶液中獲得可與超高真空下相比的STM圖像，發(fā)展了固液界面研究的技術(shù)。

經(jīng)過(guò)多年努力，逐漸在國(guó)際上形成了自己的研究特色和優(yōu)勢(shì)。在JACS(3篇)，Angew. Chem. (5篇)、PNAS(1篇)、Adv. Mater. (3篇) 等雜志上發(fā)表學(xué)術(shù)論文75篇，共被SCI他引623次，其中10篇代表性論文被SCI他引135次，受到國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注和承認(rèn)。部分成果曾獲北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)邀在Acc.Chem.Res.、JPCB 撰寫(xiě)綜述文章。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議做大會(huì)和分會(huì)邀請(qǐng)報(bào)告24次。擔(dān)任Acc.Chem.Res., Chem. Mater., J. Phys. Chem. (A,B,C)等國(guó)際學(xué)術(shù)雜志的顧問(wèn)編委，Nano、中國(guó)科學(xué)B和物理化學(xué)學(xué)報(bào)編委，電子顯微學(xué)報(bào)副主編等，以及SPM系列國(guó)際會(huì)議組委會(huì)委員和SPM2004國(guó)際會(huì)議地區(qū)組委會(huì)主席等。

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1. 利用電化學(xué)STM在溶液中直接識(shí)別固體表面吸附組裝的手性分子，判定表面手性結(jié)構(gòu)，得到手性分子在表面的吸附組裝規(guī)律：1）同種手性的分子獨(dú)立成疇。2）其吸附結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性和分子的手性無(wú)關(guān)。(納米化學(xué)和電化學(xué)學(xué)科，代表性論文1, 2, 5，附件4.1的專(zhuān)著）

2. 發(fā)明了在固體表面制備大尺寸配合物超分子有序結(jié)構(gòu)的新技術(shù)，提出關(guān)于配合物分子組裝的規(guī)律：1）配合物分子的組裝結(jié)構(gòu)與分子尺度和形狀密切有關(guān)。通過(guò)改變結(jié)構(gòu)相似的配合物的尺度和形狀，可以達(dá)到改變組裝層結(jié)構(gòu)的目的。2）利用不同基底，可以改變分子與基底間的相互作用，利用該相互作用可以進(jìn)行表面組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控。這也是通過(guò)改變不同基底材料對(duì)分子組裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控的一種方法。3）雖然配體和對(duì)應(yīng)的配合物分子有分子結(jié)構(gòu)上的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但它們?cè)诒砻娼M裝結(jié)構(gòu)之間沒(méi)有確定關(guān)系。(納米化學(xué)和電化學(xué)學(xué)科，代表性論文3, 9, 10）

3. 從理論和實(shí)驗(yàn)上證明了可以利用基底電極電位，光輻照，加熱，以及STM針尖誘導(dǎo)等外界條件的改變來(lái)調(diào)控分子組裝結(jié)構(gòu)。揭示了分子間成鍵的變化與結(jié)構(gòu)形成的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)了從自組裝組織到可控陣列的突破。(納米化學(xué)和電化學(xué)學(xué)科，代表性論文6, 7, 8，附件4.1的專(zhuān)著）

4. 建立了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)筑、理論模擬、性能檢測(cè)到原位電化學(xué)STM結(jié)構(gòu)表征的系統(tǒng)研究方法，并拓展到環(huán)境、能源、生物、材料、納米等研究領(lǐng)域，發(fā)展了ECSTM技術(shù)，促進(jìn)了固液界面納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑學(xué)的發(fā)展。(納米化學(xué)和電化學(xué)學(xué)科，代表性論文1-10，附件4.1的專(zhuān)著）

主要完成人：       

1.萬(wàn)立駿

為該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、組織實(shí)施，及解決科學(xué)問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。發(fā)展了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)制備、理論模擬、性能檢測(cè)到原位STM結(jié)構(gòu)表征的系列方法，成功建立了在固液界面構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)的研究體系，研究了固液界面納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑的規(guī)律，推進(jìn)了STM技術(shù)的發(fā)展。對(duì)全部發(fā)現(xiàn)點(diǎn)均有主要貢獻(xiàn)。90%工作投入本項(xiàng)目。是代表性論文第1-10篇的通訊作者。

2.徐慶敏

利用ECSTM，在金屬表面對(duì)中心手性分子進(jìn)行了構(gòu)型識(shí)別。其研究包括：(R)-和(S)-2-苯基丙酰胺(C9H11NO: PPA)在Cu(111)基底上的構(gòu)型識(shí)別，其所得高分辨圖像清楚的顯示了兩種手性分子特征結(jié)構(gòu)的區(qū)別；對(duì)手性分子辛可尼和辛可尼定的研究為確立分子在金屬表面的構(gòu)型提供了直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。對(duì)手性分子在表面的組裝規(guī)律(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1)、外場(chǎng)條件控制分子組裝規(guī)律(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3)以及ECSTM技術(shù)的發(fā)展(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4)有重要貢獻(xiàn)。90%工作投入本項(xiàng)目。是代表性論文第1和2篇的第一作者。

3.潘革波

構(gòu)筑了杯[8]芳烴及其C60絡(luò)合物在Au(111)表面的有序陣列，并利用電化學(xué)掃描隧道顯微鏡原位揭示了杯[8]芳烴的構(gòu)象和C60在杯[8]芳烴中的位置。該研究為制備富勒烯納米陣列提供了一種全新的思路，有利于對(duì)其進(jìn)行操縱，有可能用于構(gòu)筑納米電子電路等。對(duì)配合物超分子有序納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2)以及ECSTM技術(shù)的發(fā)展(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4)有重要貢獻(xiàn)。90%工作投入本項(xiàng)目。是代表性論文第3篇的第一作者。

4.宮建茹

利用電化學(xué)掃描隧道顯微鏡研究了一系列配合物及配體分子的組裝結(jié)構(gòu)和組裝規(guī)律，并通過(guò)改變基底，加熱等方法對(duì)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。利用STM等技術(shù)研究了單分子以及單分子組裝層的性質(zhì)。她是白春禮研究員的博士生，萬(wàn)立駿研究員也參與指導(dǎo)。對(duì)配合物超分子有序納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2)以及ECSTM技術(shù)的發(fā)展(發(fā)現(xiàn)點(diǎn)4)有重要貢獻(xiàn)。90%工作投入本項(xiàng)目。是代表性論文第7和9篇的第一作者。

10篇代表性論文：  

1. Adsorption mode of cinchonidine on Cu(111) surface/J Am Chem Soc

2. Discriminating chiral molecules of (R)-PPA and (S)-PPA in aqueous solution by ECSTM / Angew Chem Int Edit

3. Configurations of a calix[8]arene and a C60 calix[8]arene complex on a Au(111) surface/Angew Chem Int Edit

4. Pt hollow nanospheres: Facile synthesis and enhanced electrocatalysts / Angew Chem Int Edit

5. Absolute configuration of monodentate phosphine ligand enantiomers on Cu(111) / Anal Chem

6. Potential-induced phase transition of trimesic acid adlayer on Au(111)/ J Phys Chem B

7. Direct evidence of molecular aggregation and degradation mechanism of organic light-emitting diodes under joule heating: an STM and photoluminescence study / J Phys Chem B

8. Light-induced structural transformation in self-assembled monolayer of 4-(amyloxy)cinnamic acid investigated with scanning tunneling microscopy / J Phys Chem B

9. Mesoscopic self-organization of a self-assembled supramolecular rectangle on highly oriented pyrolytic graphite and Au(111) surfaces / P Natl Acad Sci USA

10. Self-organization of a self-assembled supramolecular rectangle, square, and three-dimensional cage on Au(111) surfaces / J Am Chem Soc