半金属表面上分子手性的构筑和传递

手性是自然界的普遍现象，在化学，生命科学、制药以及材料科学中起着重要的作用。特别是发生在固体表面的超分子手性问题，正在日益引起人们的广泛兴趣。一个非常重要的课题是，分子-衬底相互作用在手性构筑和识别中起着怎样的作用？非极性的非手性分子能否形成手性组装体？在手性传递过程中为什么发生手性淬灭？本项目将围绕这些问题，利用超高真空扫描隧道显微镜和第一原理计算方法，研究半金属Bi(111)表面上的非手性分子并五苯的手性构筑；手性分子红荧烯的"等级"组装体，如单分子的绝对手性，手性纳米团簇的手性识别，和两维扩展畴区中的手性淬灭问题。藉此揭示各类相互作用对手性结构的影响，手性界面组装体产生的微观机制，以及手性淬灭的物理起源，为进一步提高手性识别和传递的效率提供出一种新的思路。

发生在固体表面的超分子手性问题，是一个涉及物理、化学、生命和材料科学的交叉领域。本项目围绕着固体表面二维手性的构筑和识别，非手性分子的手性产生和转移开展了系统性研究。利用超高真空扫描隧道显微镜和第一原理计算方法，(1) 制备了并五苯分子的风车团簇，实现了“非手性分子”并五苯的手性构筑与识别。(2) 观测到红荧烯分子在Bi(111)表面的手性淬灭和绝对手性。发现红荧烯分子表现出两个层次的手性结构：一个是同手性的二维畴区，另一个是同手性和异手性的六聚体团簇。通过高温退火实现了二维畴区的手性相变。(3) 利用氢键分子链的手性调控分子马达的单方向转动。乙醇分子通过氢键自组装形成一维分子链。由于氢键的分叉结构，有的分子链具有明显的手性，有的分子链是对称的非手性结构。由于手性反转受到明显的压制，前者在隧穿电子的驱动下可以发生单方向的转动，可以对外输出净功形成超分子马达；后者在热涨落的驱动下在顺时针或逆时针方向随机转动，对外做的净功是零，形成所谓的旋转体。此研究结果为开发新型的分子马达器件和研究分子马达的微观机理提供了新的思路。此外，我们还研究了单分子磁体Mn12和十字型分子CuPc的手性产生等问题。上述研究结果有助于揭示各类相互作用对手性结构的影响，手性界面组装体产生的微观机制和手性淬灭的物理起源，为进一步提高手性识别和传递的效率提供出一种新的思路。