7. Cấu trúc luận văn
2.1.2. Cấu trúc 2D tự ráp của nucleobase với một số chất phản ứng khác
Một số chất phản ứng như các halogen và nước đã thúc đẩy và/hoặc định hướng quá trình tự ráp của các nucleobase. Trong hóa học bề mặt, các nguyên tử halogen thường là sản phẩm phụ của phản ứng khử halogen trên bề mặt nhưng chúng có thể bị giữ trong các cấu trúc tự ráp [57]. Hơn thế nữa, người ta đã chỉ ra rằng việc đưa trực tiếp iodine lên bề mặt kim loại trong điều kiện chân không cực cao (ultra-high vacuum – UHV) có thể tách các mạng phân tử liên kết cộng hóa trị ra khỏi bề mặt [58]. Gần đây, Xie và cộng sự đã đưa hơi
iodine (I2) vào hệ chất gồm 9-ethylguanine-Ni (kí hiệu là 9eG-Ni) hoặc 9-ethylguanine-Fe (9eG-Fe) và thấy rằng iodine có thể tạo ra sự biến đổi cấu
trúc và làm ổn định các motif hữu cơ-kim loại. Đồng thời, việc đưa hơi I2 vào pha có cấu trúc mạng hình thoi với các đơn vị 9eG3-Ni hoặc cấu trúc chuỗi tạo nên từ các đơn vị 9eG2-Ni2 và ủ nhiệt ở 490 K cũng dẫn đến sự hình thành cấu trúc mạng tổ ong gồm các motif 9eG3Ni3I3 [59]. Tương tự hơi iodine cũng biến đổi mạng G3Fe3 thành cấu trúc mạng tổ ong hình thành từ các motif G3Fe3I3 ở 390 K. Như vậy, iodine có vai trò đặc biệt đối với việc điều chỉnh sự hình thành các motif của các cấu trúc 2D.
Sự thăng hoa của muối cung cấp đồng thời kim loại và halogen là một cách linh hoạt trong việc xây dựng cấu trúc nano bề mặt. Zhang và cộng sự [60] đã tiến hành cho muối của kim loại kiềm, kiềm thổ (NaCl, KBr, CaCl2) tương
34
tác với các phân tử 9eG trên bề mặt Au(111) và đã thu được các mạng từ các đơn vị cấu trúc G-quartet-M (M = Na, K, Ca). Khi tăng hàm lượng NaCl trên mạng G-quartet-Na và ủ nhiệt ở 520 K dẫn đến sự chuyển đổi cấu trúc sang mạng cấu trúc có dạng tổ ong xốp hơn được hình thành từ các đơn vị G3Na3. Ngoài ra, các đơn vị cấu trúc G3Ni3Cl3 và G3Fe3Br3 cũng được hình thành khi các NiCl2, FeBr2 tương tác với 9eG. Một dạng cấu trúc tự ráp khác cũng được quan sát thấy khi cho dẫn xuất 1-methylcytosine (1mC) tương tác với NaCl trên bề mặt Au(111). Ở dạng cấu trúc này, các đơn vị C4Na2 được hình thành và liên kết với nhau thông qua cầu nối chloride Cl- [7].
Nước đã được chứng minh là một chất đóng vai trò đặt biệt quan trọng liên quan đến cấu trúc, chức năng, hoạt động của phân tử DNA/RNA trong cơ thể sống, và cũng có thể là nguyên nhân dẫn đến sự hiện diện của một số dạng đồng phân hiếm của các nucleobase được dự đoán trong các tính toán lý thuyết [61], [62]. Sự tiếp xúc của bề mặt Au(111) đã phủ G trong điều kiện hơi nước ở áp suất ∼10-5 mbar và 310 K dẫn đến việc hình thành nên cấu trúc đảo từ các đơn vị vòng sáu cạnh [63]. Trong trường hợp này, các phân tử nước không tham gia trực tiếp vào cấu trúc mạng nhưng sự điều hòa cấu trúc nano siêu phân tử được thực hiện bằng phản ứng đồng phân hóa nuleobase bởi nước. Bằng cách đưa nước vào hệ adenine, Zhang và cộng sự đã nghiên cứu động học của quá trình hydrate mạng adenine trên Au(111) trong không gian thực, kết quả dẫn đến sự cắt và khâu mạch có thể kiểm soát sự hình thành các cấu trúc tự ráp từ adenine [64]. Khi áp suất hơi nước ∼10-6 mbar, mạng adenine bắt đầu tách rời hình thành các hàng phân tử, tiếp tục tăng áp suất hơi nước cao hơn (∼3.10-5
mbar) dẫn đến sự chuyển cấu trúc từ các hàng thành hai loại cấu trúc mạng 2D đồng phân tử hoặc dị phân tử. Các cấu trúc mạng này có xu hướng phát triển lớn hơn khi lượng hơi nước tham gia vào quá trình nhiều hơn.
35