外觀有機(jī)結(jié)構(gòu)因其在有機(jī)電子學(xué)的潛在應(yīng)用前景受到廣泛的關(guān)注和討論。在目前普遍用于修建外觀有機(jī)結(jié)構(gòu)的相互作用力（包括較弱的氫鍵、范德華力、π-π相互作用、偶極相互作用，較強(qiáng)的金屬-有機(jī)配位鍵、共價鍵等）中，金屬-有機(jī)配位結(jié)構(gòu)有助于理解磁學(xué)、氣相星散以及催化等領(lǐng)域的一些基本征象，因此深入探討金屬原子-有機(jī)配體相互作用的內(nèi)在機(jī)理是很有需要的。

近日，北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院、納米器件物理與化學(xué)教育部重點實驗室“海外青年高條理人才計劃”（“千人計劃”）研究員王永鋒課題組與侯士敏教授等合作，以外觀物理化學(xué)研究中最常用的金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）為例，揭示了相對論效應(yīng)對金屬原子與含氮類有機(jī)分子配位產(chǎn)生影響的詳細(xì)機(jī)制。實驗發(fā)現(xiàn)，只有金、銅原子可與雙吡啶類分子中的氮原子形成配位鍵，而銀原子無法和氮原子結(jié)合獲得配位結(jié)構(gòu)，有機(jī)分子只以氫鍵體例結(jié)合。結(jié)合第一性原理計算的效果注解，金原子因為相對論效應(yīng)產(chǎn)生的6s和5d軌道收縮程度顯明強(qiáng)于銀原子最外層軌道的收縮程度，使得外觀上的金原子比銀原子更易于與氮原子上的孤對電子發(fā)生軌道雜化，形成穩(wěn)固的配位相互作用，從而造成金、銀配位活性反轉(zhuǎn)的征象。相干研究成果以《相對論效應(yīng)對金、銀、銅外觀雙吡啶分子組裝結(jié)構(gòu)的影響》（Influence of relativistic effects on assembled structures of V?shaped bispyridine molecules on M(111) surfaces where M=Cu, Ag, Au）為題，發(fā)表于《美國化學(xué)會?納米》（ACS Nano，11(8) : 8511-8518）；完成實驗部分的信息學(xué)院博士研究生張雪、助理研究員李娜并列第一作者，理論部分由另一位博士研究生王昊完成，王永鋒、侯士敏并列通信作者?，旣?居里-斯克羅多夫斯卡大學(xué)Pawe?

這項研究結(jié)合相對論效應(yīng)和配位軌道理論，深入分析外觀結(jié)構(gòu)形成機(jī)制，對后續(xù)外觀納米結(jié)構(gòu)的正確制備具有引導(dǎo)意義，得到了國家天然科學(xué)基金、國家龐大科學(xué)研究計劃等資助。

編輯：白楊