N‐Heterocyclische Carbene mit und ohne Thiophen‐Substituent: Chirale Adsorption und unidirektionale Rotation auf Au(111)

• DOI: 10.1002/ange.202424715
• Publication Date: 2025-03-12T14:45:41Z
• Authors: Natasha Khera; Ningwei Sun; Soyoung Park; Pranjit Das; Kwan Ho Au‐Yeung; Suchetana Sarkar; Franz Plate; Roberto Robles; Nicolas Lorente; Franziska S.‐C. L...; Francesca Moresco

AbstractN‐Heterocyclische Carbene sind hocheffektive Liganden zur Verankerung funktioneller organischer Moleküle auf Metalloberflächen und Nanopartikeln, wodurch die Bildung selbstorganisierter Monoschichten erleichtert wird. Ihre Adsorption auf Oberflächen ist jedoch schwer vorherzusagen und zu kontrollieren, und die Geometrie von NHC‐Derivaten auf Goldoberflächen sowie die Rolle von Gold‐Adatomen stehen im Zentrum wissenschaftlicher Diskussionen. Hier präsentieren wir zwei Moleküle welche auf einem Benzimidazol‐NHC Motiv basieren, eines mit einem Thiophen‐Substituenten und das andere mit einem Br‐Atom. Mittels Tieftemperatur‐Rastertunnelmikroskopie (RTM) zeigen wir, dass beide Moleküle planar auf Au(111) adsorbieren und auf der Oberfläche chiral sind. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass in beiden Fällen ein Komplex zwischen NHC und einem Gold‐Adatom gebildet wird. Nach Spannungspulsen mit der RTM‐Spitze bewegen sich beide Komplexe durch inelastische Tunnel‐Elektronen. Für das Derivat mit Thiophen beobachten wir eine schrittweise 60°‐Rotation um das S‐Atom in eine Richtung. Die Drehrichtung wird sowohl durch die Chiralität als auch durch die Position des angewendeten Impulses bestimmt. Im Gegensatz dazu bewegt sich das NHC‐Derivat ohne Thiophen lateral auf der Oberfläche. Adsorption, Bindung an Goldatome und Bewegung werden durch Dichtefunktionaltheorie‐Berechnungen und Bildsimulationen unterstützt und diskutiert.