近日，我院孙强教授课题组在《Nano Letters》上发表了题为“Exploring Selective Photochemistry on Metal Surfaces through Wavelength-Dependent Light Excitation”的研究论文，揭示了金属表面上光诱导脱溴偶联反应的波长依赖性和不同光化学机制。本研究不仅为理解金属表面上的光化学反应提供了新的见解，也为光化学在表面合成中的应用奠定了基础。
热诱导表面合成由于缺乏化学选择性且容易产生缺陷，限制了其在表面合成中的应用。然而表面光化学反应具有外部可控和温度独立等优点，能够通过精确控制光的参数（如波长、强度和偏振角）来选择性地激发分子特定的电子状态，从而实现对反应路径的精准调控。因此，光化学为实现高可控性和选择性表面合成提供了新的途径。
图1 不同波段照射下在金属表面分子脱溴的示意图与反应产率。
在本研究中，孙强教授课题组选择了4,4″-二溴对三联苯作为前驱体分子，利用宽带氙灯结合带通滤光片，实现了从紫外到近红外波段（254 nm至850 nm）的光激发。通过扫描隧道显微镜（STM）对反应前后的分子结构进行超高分辨表征，研究团队详细分析了不同波长光照射下金属表面分子脱溴偶联反应的效率和机制。且可利用不同的反应机制，进行表面化学合成的选择性反应。
图2 表面光化学合成的选择性反应
本研究不仅阐明了金属表面上光化学反应的波长依赖性和多种反应机制，还展示了通过选择合适波长的光激发，可以在金属表面上实现高效、选择性的光化学反应。这为利用光化学方法合成新型低维碳纳米结构和复杂分子提供了重要的理论基础和实验指导。
本研究由上海大学材料基因组工程研究院（MGI）智能化表面科学和纳米制造课题组和上海大学材料科学与工程学院李杰副教授合作完成，孙强教授为唯一通讯作者，2022级博士生江昊为第一作者。研究得到了中国国家自然科学基金的支持（No. 22072086, No. 22302120, No. 12304089）。
MGI智能化表面科学和纳米制造课题组近年来聚焦于利用数据挖掘、机器学习和人工智能方法，结合高通量实验手段探索人工智能在表面科学中的应用，以及开展新型表面化学反应的探索。致力于培养具备“重基础、跨学科、国际化”理念的材料基因特色人才。
课题组网站：https://www.qiangsungroup.cn/
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.5c01168