基于卤键的谢尔宾斯基三角分形自组装的模拟研究

张珍 谢文俊 杨奕 孙耿 高毅勤

引用本文: 张珍,  谢文俊,  杨奕,  孙耿,  高毅勤. 基于卤键的谢尔宾斯基三角分形自组装的模拟研究[J]. 物理化学学报, 2017, 33(3): 539-547. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611252 shu
Citation:  ZHANG Zhen,  XIE Wen-Jun,  YANG Yi Isaac,  SUN Geng,  GAO Yi-Qin. Simulation Studies of the Self-Assembly of Halogen-Bonded Sierpiński Triangle Fractals[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(3): 539-547. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611252 shu

基于卤键的谢尔宾斯基三角分形自组装的模拟研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(91427304,21573006,U1430237,21233002,21125311)和国家重点基础研究发展规划项目(973)(2012CB917304)资助

摘要: 采用粗粒化的格点模型和蒙特卡罗方法,对在三角网格表面通过自组装形成了谢尔宾斯基三角分形结构进行了模拟研究。研究发现,对称和非对称基元都可以自发形成谢尔宾斯基三角分形结构,然而对于非对称分子的对映异构体的混合物,由于大量的具有竞争性的三元节点的出现,很难形成更高阶的分形结构。我们还发现,分形结构在表面覆盖度低的时候才会出现,而且对温度较为敏感。此外,为了检测是否可以通过分子设计来控制组装途径和结果,我们通过使用与组装基元不同的模板来实现对自组装过程和结果的控制。其中,模板作为“催组剂”诱导自组装,但不会出现在最终的组装结构中。

English

    1. [1]

      Stepanow, S.; Lingenfelder, M.; Dmitriev, A.; Spillmann, H.; Delvigne, E.; Lin, N.; Deng, X.; Cai, C.; Barth, J. V.; Kern, K.Nat. Mater.2004, 3, 229. doi: 10.1038/nmat1088

    2. [2]

      Zhang, R.; Wang, L. C.; Li, M.; Zhang, X. M.; Li, Y. B.; Shen, Y. T.; Zheng, Q. Y.; Zeng, Q. D.; Wang, C. Nanoscale 2001, 3, 3755. doi: 10.1039/c1nr10387c.

    3. [3]

      Ivasenko, O.; MacLeod, J. M.; Chernichenko, K. Y.; Balenkova, E. S.; Shpanchenko, R. V.; Nenajdenko, V. G.; Rosei, F.; Perepichka, D. F. Chem. Commun.2009, 1192. doi: 10.1039/B819532C

    4. [4]

      Theobald, J. A.; Oxtoby, N. S.; Phillips, M. A.; Champness, N.R.; Beton, P. H. Nature 2003, 424, 1029. doi: 10.1038/nature01915

    5. [5]

      Kudernac, T.; Lei, S.; Elemans, J. A. A.W.; De Feyter, S. Chem.Soc. Rev.2009, 38, 402. doi: 10.1039/B708902N

    6. [6]

      Furukawa, S.; Uji-i, H.; Tahara, K.; Ichikawa, T.; Sonoda, M.; De Schryver, F. C.; Tobe, Y.; De Feyter, S. J. Am. Chem. Soc.2006, 128, 3502. doi: 10.1021/ja0583362

    7. [7]

      De Feyter, S.; De Schryver, F. C. Chem. Soc. Rev.2003, 32, 139. doi: 10.1039/B206566P

    8. [8]

      Lei, S.; Tahara, K.; Müllen, K.; Szabelski, P.; Tobe, Y.; DeFeyter, S. ACS Nano 2011, 5, 4145. doi: 10.1021/nn200874k

    9. [9]

      Ernst, K. H. Top. Curr. Chem.2006, 265, 209. doi: 10.1007/128_036

    10. [10]

      Blunt, M. O.; Russell, J. C.; Giménez-López, M. D. C.; Garrahan, J. P.; Lin, X.; Schröder, M.; Champness, N. R.; Beton, P. H. Science 2008, 322, 1077. doi: 10.1126/science.1163338

    11. [11]

      Tahara, K.; Furukawa, S.; Uji-i, H.; Uchino, T.; Ichikawa, T.; Zhang, J.; Mamdouh, W.; Sonoda, M.; De Schryver, F. C.; DeFeyter, S.; Tobe, Y. J. Am. Chem. Soc.2006, 128, 16613. doi: 10.1021/ja0655441

    12. [12]

      Mandelbrot, B. B. The Fractal Grometry of Nature; W. H.Freeman and Company:San Francisco, 1982.

    13. [13]

      Newkome, G. R.; Wang, P.; Moorefield, C. N.; Cho, T. J.; Mohapatra, P. P.; Li, S.; Hwang, S. H.; Lukoyanova, O.; Echegoyen, L.; Palagallo, J. A.; Iancu, V.; Hla, S.W. Science 2006, 312, 1782. doi: 10.1126/science.1125894

    14. [14]

      Wang, M.; Wang, C.; Hao, X. Q.; Liu, J.; Li, X.; Xu, C.; Lopez, A.; Sun, L.; Song, M. P.; Yang, H. B.; Li, X. J. Am. Chem. Soc.2014, 136, 6664. doi: 10.1021/ja501417g

    15. [15]

      Sun, Q.; Cai, L.; Ma, H.; Yuan, C.; Xu, W. Chem. Commun.2015, 51, 14164. doi: 10.1039/C5CC05554G

    16. [16]

      Shang, J.; Wang, Y.; Chen, M.; Dai, J.; Zhou, X.; Kuttner, J.; Hilt, G.; Shao, X.; Gottfried, J. M.; Wu, K. Nat. Chem.2015, 7, 389. doi: 10.1038/nchem.2211

    17. [17]

      Nieckarz, D.; Szabelski, P. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 11229. doi: 10.1021/jp4022486

    18. [18]

      Nieckarz, D.; Szabelski, P. Chem. Commun.2014, 50, 6843. doi: 10.1039/C4CC01344A

    19. [19]

      Zhang, X.; Li, N.; Gu, G. C.; Wang, H.; Nieckarz, D.; Szabelski, P.; He, Y.; Wang, Y.; Xie, C.; Shen, Z. Y.; Lü, J. T.; Tang, H.; Peng, L. M.; Hou, S. M.; Wu, K.; Wang, Y. F. ACS Nano 2015, 9, 11909. doi: 10.1021/acsnano.5b04427

    20. [20]

      Wang, Y.; Lin, H. X.; Chen, L.; Ding, S. Y.; Lei, Z. C.; Liu, D.Y.; Cao, X. Y.; Liang, H. J.; Jiang, Y. B.; Tian, Z. Q. Chem. Soc.Rev.2014, 43, 399. doi: 10.1039/C3CS60212E

    21. [21]

      Wang, Y.; Lin, H. X.; Ding, S. Y.; Liu, D. Y.; Chen, L.; Lei, Z.C.; Fan, F. R.; Tian, Z. Q. Sci. Sin. Chim.2012, 42, 525.[王宇, 林海昕, 丁松园, 刘德宇, 陈亮, 雷志超, 范凤茹, 田中群. 中国科学:化学, 2012, 42, 525.] doi: 10.1360/032011-828

    22. [22]

      Lu, Y.; Zou, J.; Wang, H.; Yu, Q.; Zhang, H.; Jiang, Y. J. Phys.Chem. A 2005, 109, 11956. doi: 10.1021/jp0547360

    23. [23]

      Cavallo, G.; Metrangolo, P.; Milani, R.; Pilati, T.; Priimagi, A.; Resnati, G.; Terraneo, G. Chem. Rev.2016, 116, 2478. doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00484

    24. [24]

      Walch, H.; Gutzler, R.; Sirtl, T.; Eder, G.; Lackinger, M. T.J. Phys. Chem. C 2010, 114, 12604. doi: 10.1021/jp102704q

    25. [25]

      Chung, K. H.; Park, J.; Kim, K. Y.; Yoon, J. K.; Kim, H.; Han, S.; Kahng, S. J. Chem. Commun.2011, 47, 11492. doi: 10.1039/C1CC14679C

    26. [26]

      Desiraju, G. R.; Parthasarathy, R. J. Am. Chem. Soc.1989, 111, 8725. doi: 10.1021/ja00205a027

    27. [27]

      Pedireddi, V. R.; Reddy, D. S.; Goud, B. S.; Craig, D. C.; Rae, A. D.; Desiraju, G. R. J. Chem. Soc. Perkin Trans.1994, 2, 2353. doi: 10.1039/P29940002353

    28. [28]

      Frenkel, D.; Smit, B. Understanding Molecular Simulation From Algorithm to Applications; Academic Press:London, 2002.

    29. [29]

      VandeVondele, J.; Krack, M.; Mohamed, F.; Parrinello, M.; Chassaing, T.; Hutter, J. Comp. Phys. Comm.2005, 167, 103. doi: 10.1016/j.cpc.2004.12.014

    30. [30]

      Ferrario, M.; Ciccotti, G.; Binder, K. Computer Simulations in Condensed Matter Systems:From Materials to Chemical Biology; Springer:Berlin Heidelberg, 2006; Vol. 1, pp 287-314.

    31. [31]

      Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett.1996, 77, 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865

    32. [32]

      VandeVondele, J.; Hutter, J. J. Chem. Phys.2007, 127, 114105. doi: 10.1063/1.2770708

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2
  • 文章访问数:  896
  • HTML全文浏览量:  86
文章相关
  • 收稿日期:  2016-09-07
  • 修回日期:  2016-11-25
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章