一种控制类氨基酸分子表面反应产物归一性的方法

1.本发明涉及一种控制类氨基酸分子表面反应产物归一性的方法，属于表面辅助合成技术领域。


背景技术：

2.近年来，表面辅助合成技术在纳米材料和纳米器件方面受到了广泛的应用，它具有创建新的功能有机分子的潜力，并且可以精确构建有序强健的结构。基于表面科学的研究现状及进展，扫描隧道显微镜(stm)目前已被证实是一个优秀的表面反应观测分析工具，它能够在亚分子的分辨率下对实空间中反应和产物的直接观测。利用stm研究表面有机分子吸附，可以获取分子在表面的吸附过程，吸附构型以及形成的自组装结构等诸多信息，为人们在微观尺度上深刻理解表面界面性质提供了技术支持。
3.通过表面辅助化学反应进行的精确的“自下而上”合成为制备新的纳米结构提供了先进的方法，截至目前，一系列的表面分子间反应主要集中在产生多种多样的纳米结构，包括聚合链，多孔有机网络等。进一步引入具有自校正能力并具有更高稳定性的金属-有机配位相互作用，将是构建有序复杂共价结构的一个具有战略意义的先进补充。
4.作为一种新兴的用于表面合成的系统，氨基上n-h键加热裂解之后与金属原子的配位反应已广泛用于促进新型纳米结构的合成，例如通过脱去氢原子与金属原子配位聚合形成的线型聚合物与小规模团簇等。然而，由于氨基上的两个氢原子的活性十分相似，往往会导致较多的副反应发生，使得制备的结果中存在大量的副反应产物，这对我们应用氨基的脱氢反应制备新型纳米结构十分不利。因此，需要一种新型的反应方法来减少副反应的发生，以提升目标生成物的产率，达到产物归一性。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种控制类氨基酸分子表面反应产物均一化的方法。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种控制类氨基酸分子表面反应产物归一性的方法，具体包括以下步骤：步骤1：室温下，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，得到带有类氨基酸分子的金属单晶，并控制分子覆盖率；步骤2：将步骤1中得到的带有类氨基酸分子的金属单晶进行退火处理，得到退火金属单晶。
7.进一步的，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，其具体步骤为：将类氨基酸分子装入坩埚中，安装到分子源上，打开ombe有机分子束蒸发设备，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，控制分子覆盖率为80%。
8.具体的，类氨基酸分子为6-氨基-2-萘酸(ana)。
9.进一步的：金属单晶为cu(110)。
10.进一步的：退火处理过程如下：将带有类氨基酸分子的金属单晶从室温热至420k后，再自然降温以完成退火处理。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）通过扫描隧道显微镜，在退火金属单晶表面类氨基酸分子形成二聚体，并在表面各个方向上实现产物归一性。（2）本发明的制备工艺简单可控。（3）本发明在超高真空环境下进行反应，产物纯度高；反应物在表面上反应率高，减少了原料的浪费。（4）生成的二聚体实现了在表面各个方向上的长程有序排列，为应用氨基的脱氢反应制备新型纳米结构提供了新的方向。
附图说明
12.图1为对比例1的ana分子沉积到cu(111)表面上的不同倍数的stm扫描图像和最佳模型。
13.图2为本发明对比例2的ana分子沉积到cu(110)表面上室温时不同倍数的stm扫描图像和最佳模型。
14.图3为本发明实施例1的ana分子沉积到cu(110)表面上后，通过ebh-150电子束加热装置将样品加热到390k后退火，分子覆盖率为60%时得到的不同倍数的stm扫描图像。
15.图4为本发明实施例2的ana分子沉积到cu(110)表面上后，通过ebh-150电子束加热装置将样品加热到420k后退火，分子覆盖率为70%时得到的不同倍数的stm扫描图像。
16.图5为本发明实施例1(a)与实施例2(b)中不同形状二聚体的比例关系图。
17.图6为本发明实施例3的ana分子沉积到cu(110)表面上后，通过ebh-150电子束加热装置将样品加热到420k后退火，分子覆盖率为80%时得到的不同倍数的stm扫描图像。
18.图7为本发明实施例3中二聚体的比例关系图。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
20.6-氨基-2-萘酸分子(ana)分子的结构式如下：
21.对比例1步骤1：室温下将ana分子沉积到cu(111)表面；步骤2：打开ebh-150电子束加热装置，以300ma为增值将灯丝电流从0a加至1.8a，把高压按钮打开，数值调为1kv，发射电子电流以1ma为增值将发射电子电流从1ma升至2ma，数分钟内将ana分子沉积覆盖的样品从室温加热到435k，再自然降温完成退火处理。
22.通过扫描隧道显微镜(stm)在表面观察到形成了金属有机网络，其结构单元是二聚体，且没有统一产物形成，如图1所示。
23.对比例2与对比例1类似，区别在于，将对比例1中的cu(111)表面改为cu(110)表面，取消步骤2的退火过程，观察到的stm图像如图2所示。
24.实施例1步骤1：室温下将ana分子沉积到cu(110)表面；步骤2：打开ebh-150电子束加热装置，以300ma为增值将灯丝电流从0a加至1.8a，把高压按钮打开，数值调为1kv，发射电子电流以1ma为增值将发射电子电流从1ma升至2ma，数分钟内将ana分子沉积覆盖的样品从室温加热到390k，再自然降温完成退火处理，并控制覆盖率为60%。
25.观察到的stm图像如图3所示，可以看出右斜二聚体只有s1型一种，且此时s1产物的形状与s2型产物有明显的差异，即在该方向上已经做到了产物归一性。
26.实施例2与实施例与实施例1类似，区别在于，将实施例1中步骤2的退火温度改为从室温加热到420k，并控制覆盖率为70%，观察到的stm图像如图4所示，可以看出右斜二聚体只有s1型一种，且此时s1产物的形状与s2型产物相同，即在该方向上已经做到了产物归一性，且总体产物的归一性进一步提升。
27.与实施例1的区别在于s1型二聚体的大小，以及三种左斜二聚体所占的比例，如图5所示。
28.实施例3与实施例与实施例1类似，区别在于，将实施例1中步骤2的退火温度改为从室温加热到420k，并控制覆盖率为80%，观察到的stm图像如图6所示，可以看出各方向上的二聚体只有s型一种，即在表面各个方向上已经做到了产物归一性。二聚体比例如图7所示。
29.以上实施结果可知，本发明的控制方法实现了合成的二聚体产物的归一性以及在表面各方向上的长程有序排列，可以将表面反应通过合理选择金属单晶表面以及调节分子的覆盖率来精确合成小的有机分子，并且能够有效促进合成纯的分子单体。


技术特征：
1.一种控制类氨基酸分子表面反应产物归一性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：室温下，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，得到带有类氨基酸分子的金属单晶，并控制分子覆盖率；步骤2：将上述带有类氨基酸分子的金属单晶进行退火处理，得到退火金属单晶。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，其具体步骤为：将类氨基酸分子装入坩埚中，安装到分子源上，打开ombe有机分子束蒸发设备，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，控制分子覆盖率为80%。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，类氨基酸分子为6-氨基-2-萘酸。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，金属单晶为cu(110)。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，退火处理过程如下：将带有类氨基酸分子的金属单晶从室温加热至420k后，再自然降温以完成退火处理。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述的退火金属单晶呈现类氨基酸分子在表面合成的二聚体在各个方向上的长程有序排列。

技术总结
本发明公开了一种控制类氨基酸分子表面反应产物归一性的方法，属于表面辅助合成技术领域。其步骤为：室温下，将类氨基酸分子沉积到金属单晶表面，得到带有类氨基酸分子的金属单晶，并控制分子覆盖率；将上述带有类氨基酸分子的金属单晶进行退火处理，得到退火金属单晶，所述的类氨基酸分子为6-氨基-2-萘酸分子。本发明的控制方法实现了合成的二聚体产物的归一性以及在表面各方向上的长程有序排列，可以将表面反应通过合理选择金属单晶表面以及调节分子的覆盖率来精确合成小的有机分子，并且能够有效促进合成纯的分子单体。且能够有效促进合成纯的分子单体。且能够有效促进合成纯的分子单体。


技术研发人员：谢如玥 万欣灵 孔惠慧
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2020.03.24
技术公布日：2021/9/27