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Zusammenrücken und Stapeln: von atmenden Poren zu dreidimensionaler ionischer Selbstorganisation unter elektrochemischer Kontrolle

Research output: Contribution to journalJournal articlepeer-review

Published
  • Kang Cui
  • Kunal S. Mali
  • Oleksandr Ivasenko
  • Dongqing Wu
  • Xinliang Feng
  • Michael Walter
  • Klaus Müllen
  • Steven De Feyter
  • Stijn F. L. Mertens
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Translated title of the contributionGathering and Stacking: From Breathing Pores to Three-Dimensional Ionic Self-Assembly Under Electrochemical Control
<mark>Journal publication date</mark>17/11/2014
<mark>Journal</mark>Angewandte Chemie
Issue number47
Volume126
Number of pages4
Pages (from-to)13165-13168
Publication StatusPublished
<mark>Original language</mark>German

Abstract

Abstract Wir zeigen mithilfe der Rastertunnelmikroskopie den spontanen und reversiblen Übergang zwischen zwei- und dreidimensionaler Selbstorganisation eines supramolekularen Systems an der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Metalloberfläche unter elektrochemischer Kontrolle. Durch Abstimmen des Grenzflächenpotentials können wir unsere Zielmoleküle selektiv zu einem Muster aus offenen Poren organisieren und diese mit Gastmolekülen füllen oder aber in einer Doppellage stapeln. Mithilfe eines einfachen elektrostatischen Modells können wir erklären, welche Ladungsdichte zur Bildung von Doppellagen und im Gegenzug welches Molekülgröße/Ladungs-Verhältnis zum Design neuer Bausteine nötig ist. Unsere Befunde können zu einer neuen Klasse elektrochemisch kontrollierter dynamischer Wirt-Gast-Systeme, künstlicher Rezeptoren und ?intelligenter? Materialien führen.

Using scanning tunneling microscopy we show the spontaneous and reversible transition between two- and three-dimensional self-assembly of a supramolecular system at the liquid-metal interface under electrochemical control. By tuning the interface potential, we can selectively organize our target molecules into a pattern of open pores and fill them with guest molecules or stack them in a double layer. Using a simple electrostatic model, we can explain what charge density is needed to form bilayers and, in turn, what molecular size / charge ratio is needed to design new building blocks. Our findings may lead to a new class of electrochemically controlled dynamic host-guest systems, artificial receptors, and "smart" materials.