9月28日，《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）在线发表了同济大学材料科学与工程学院许维教授团队的研究论文“Revealing the Orientation Selectivity of Tetrapyridyl-Substituted Porphyrins Constrained in Molecular “Klotski Puzzles””。该工作通过扫描隧道显微镜（STM）成像/操纵技术在Au(111)表面上构建了含多种局域分子环境的“华容道”模板，研究了分子间相互作用对卟啉分子的取向选择性的影响，并结合密度泛函理论（DFT）计算进一步揭示了分子取向转变的机理。

有机分子在自组装结构中的取向直接影响有机材料的性能。因此，在单分子尺度上精确识别和控制有机分子的取向对于理解自组装机理并发展先进有机功能材料具有重要意义。传统的谱学方法可以区分平行或垂直于薄膜平面的分子取向，并实现分子平均取向的监测，但是无法表征单个分子的具体取向。在此方面，扫描探针显微镜（SPM）则提供了一种在单分子尺度上表征有机分子在表面上具体取向的强大手段。另外，SPM操纵技术能够可控地诱导孤立分子在表面的运动，从而精准控制该分子的取向。然而，到目前为止，在组装结构中的分子取向选择性仍未可知。因此，通过构建不同的分子环境来研究分子间相互作用对于有机分子取向选择性的影响是非常重要的，可以进一步推动功能化的有机纳米器件的发展。许维教授课题组利用STM横向操纵技术构建了含多种局域分子环境的“华容道”模板，研究了分子间相互作用对卟啉分子的取向选择性的影响，并结合DFT计算揭示了分子取向转变的机理。该研究在单分子尺度上展示了自组装结构中分子间相互作用与分子取向的精妙关联，提供了有机材料中分子取向选择性的基础理解，进一步有利于发展先进有机功能材料。

张弛教授、许维教授为该论文的共同通讯作者，课题组博士生易泽伟为该论文的第一作者。

许维教授课题组主要利用扫描探针显微镜（SPM）相关技术结合理论计算开展表面物理化学前沿研究，在表面分子组装、表面分子反应、表面精准合成等方向进行了系统和深入的探索，取得了多项创新性成果。已在本领域知名权威杂志上发表学术论文100余篇，包括Nat. Chem., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., ACS Nano, Adv. Mater.等30余篇。论文共计被引用>3000次。

论文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c03777