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Synthesis and characterization of low-dimensional N-heterocyclic carbene lattices

卡宾 密度泛函理论 单层 表征(材料科学) 原子轨道 共价键 过渡金属 电子结构 分子轨道 扫描隧道显微镜 化学 扫描隧道光谱 材料科学 化学物理 结晶学 纳米技术 计算化学 催化作用 分子 物理 有机化学 量子力学 电子
作者
Boyu Qie,Ziyi Wang,Jingwei Jiang,Zisheng Zhang,Peter H. Jacobse,J. Lu,Xinheng Li,Fujia Liu,Anastassia N. Alexandrova,Steven G. Louie,Michael F. Crommie,Felix R. Fischer
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:384 (6698): 895-901 被引量:9
标识
DOI:10.1126/science.adm9814
摘要

The covalent interaction of N-heterocyclic carbenes (NHCs) with transition metal atoms gives rise to distinctive frontier molecular orbitals (FMOs). These emergent electronic states have spurred the widespread adoption of NHC ligands in chemical catalysis and functional materials. Although formation of carbene-metal complexes in self-assembled monolayers on surfaces has been explored, design and electronic structure characterization of extended low-dimensional NHC-metal lattices remains elusive. Here we demonstrate a modular approach to engineering one-dimensional (1D) metal-organic chains and two-dimensional (2D) Kagome lattices using the FMOs of NHC-Au-NHC junctions to create low-dimensional molecular networks exhibiting intrinsic metallicity. Scanning tunneling spectroscopy and first-principles density functional theory reveal the contribution of C-Au-C π-bonding states to dispersive bands that imbue 1D- and 2D-NHC lattices with exceptionally small work functions.
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