Fusionando bencenos a demanda: integrando química orgánica y síntesis sobre superficie
PDF

Palabras clave

Ciencia sobre superficie
Microscopías avanzadas
Nanografenos
Manipulación atómica
Reactividad sobre superficies
Visualizaciones
  • Resumen 47
  • PDF 24

Resumen

La integración de la química orgánica con la ciencia de superficies ha permitido avanzar en la síntesis de nanografenos mediante la fusión controlada de anillos bencénicos. Además, las mejoras en las microscopías por sonda de barrido han permitido caracterizar estas nanoestructuras con resolución submolecular. Aunque el desarrollo de la síntesis sobre superficie es relativamente reciente, se han identificado algunas transformaciones que permiten acceder a estructuras fascinantes. La mayoría de las metodologías actuales emplean reacciones inducidas térmicamente y promovidas por superficies metálicas. Sin embargo, también se han introducido estrategias que permiten llevar a cabo reacciones sobre superficies aislantes, por ejemplo, mediante la aplicación de pulsos de voltaje desde la punta del microscopio. Este artículo recoge algunos ejemplos destacados en este campo científico emergente en la interfase entre disciplinas.

https://doi.org/10.62534/rseq.aq.2098
PDF

Citas

L. Gross, F. Mohn, N. Moll, P. Liljeroth, G. Meyer, Science 2009, 325, 1110-1114, https://doi.org/10.1126/science.1176210.

L. Gross, F. Mohn, N. Moll, B. Schuler, A. Criado, E. Guitián, D. Peña, A. Gourdon, G. Meyer, Science 2012, 337, 1326-1329, https://doi.org/10.1126/science.1225621.

S. Fatayer, F. Albrecht, Y. Zhang, D. Urbonas, D. Peña, N. Moll, L. Gross, Science 2019, 365. 142-145, https://doi.org/10.1126/science.aax5895.

L. Gross, B. Schuler, N. Pavliček, S. Fatayer, Z. Majzik, N. Moll, D. Peña, G. Meyer, Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 3888-3908, https://doi.org/10.1002/anie.201703509.

S.-W. Hla, L. Bartels, G. Meyer, K.-H. Rieder, Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 2777-2780, https://doi.org/10.1002/anie.201703509.

F. Albrecht, S. Fatayer, I. Pozo, I. Tavernelli, J. Repp, D. Peña, L. Gross, Science 2022, 377, 298-301, https://doi.org/10.1126/science.abo6471.

L. Grill, M. Dyer, L. Lafferentz, M. Persson, M. V. Peters, S. Hecht, Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 687-691, https://doi.org/10.1038/nnano.2007.346.

S. Clair, D. G. de Oteyza, Chem. Rev. 2019, 119, 4717-4776, https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00601.

C. Moreno, M. Vilas-Varela, B. Kretz, A. García-Leuke, M. V. Costache, M. Paradinas, M. Panighel, G. Ceballos, S. O. Valenzuela, D. Peña, A. Mugarza, Science 2018, 360, 199-203, https://doi.org/10.1126/science.aar2009.

Q. Fan, L. Yan, M. W. Tripp, O. Krejčí, S. Dimosthenous, S. R. Kachel, M. Chen, A. S. Foster, U. Koert, P. Liljeroth, J. M. Gottfried, Science 2021, 372, 852-856, https://doi.org/10.1126/science.abg4509.

Staab, H. A.; Diederich, F. Synthesis of Kekulene. Chem. Ber. 1983, 116, 3487-3503, https://doi.org/10.1002/cber.19831161021.

I. Pozo, Z. Majzik, N. Pavliček, M. Melle-Franco, E. Guitián, D. Peña, L. Gross, D. Pérez, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 15488-15493, https://doi.org/10.1021/jacs.9b07926.

B. Schuler, S. Collazos, L. Gross, G. Meyer, D. Pérez, E. Guitián, D. Peña, Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 9004-9006, https://doi.org/10.1002/anie.201403707.

M. Vilas-Varela, S. Fatayer, Z. Majzik, D. Pérez, E. Guitián, L. Gross, D. Peña, Chem. Eur. J. 2018, 24, 17697-17700, https://doi.org/10.1002/chem.201805140.

I. Pozo, D. Pérez, D. Pérez en Molecular Nanographenes: Synthesis, Properties, and Applications, (Eds.: N. Martín, C. P. Nuckolls), Wiley, Germany, 2025, pp. 363-380, https://doi.org/10.1002/9783527845019.ch16.

R. S. Jassas, E. U. Mughal, A. Sadiq, R. I. Alsantali, M. M. Al-Rooqi, N. Naeem, Z. Moussa, S. A. Ahmed, RSC Adv. 2021, 11, 32158-32202, https://doi.org/10.1039/D1RA05910F.

K. Weiss, G. Beernink, F. Dötz, A. Birkner, K. Müllen C. H. Wöll, Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 3748-3752, https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3773(19991216)38:24<3748::AID-ANIE3748>3.3.CO;2-S.

M. Treier, C. A. Pignedoli, T. Laino, R. Rieger, K. Müllen, D. Passerone, R. Fasel, Nat. Chem. 2011, 3, 61-67, https://doi.org/10.1038/nchem.891.

R. Zuzak, I. Pozo, M. Engelund, A. Garcia-Lekue, M. Vilas-Varela, J. M. Alonso, M. Szymonski, E. Guitián, D. Pérez, S. Godlewski, D. Peña, Chem. Sci. 2019, 10, 10143-10148, https://doi.org/10.1039/C9SC03404H.

K. Xu, J. Urgel, K. Eimre, M. Di Giovannantonio, A. Keerthi, H. Komber S. Wang, A. Narita, R. Berger, P. Ruffieux, C. A. Pignedoli, J. Liu, K. Müllen, R. Fasel, X. Feng, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7726-7730, https://doi.org/10.1021/jacs.9b03554.

F. Ullmann, Justus Liebigs Ann. Chem. 1904, 332, 38-81, https://doi.org/10.1002/jlac.19043320104.

E. Charles, H. Sykes, Patrick Han, S. Alex Kandel, Kevin F. Kelly, Gregory S. McCarty, P. S. Weiss, Acc. Chem. Res. 2003, 36, 945-953, https://doi.org/10.1021/ar970286l.

S. Zint, D. Ebeling, T. Schlöder, S. Ahles, D. Mollenhauer, H. A. Wegner, A. Schirmeisen, ACS Nano 2017, 11, 4183-4190, https://doi.org/10.1021/acsnano.7b01109.

Q. Zhong, A. Ihle, S. Ahles, H. A. Wegner, A. Schirmeisen, D. Ebeling, Nat. Chem. 2021, 13, 1133-1139, https://doi.org/10.1038/s41557-021-00773-4.

J. Hieulle, E. Carbonell-Sanromà, M. Vilas-Varela, A. Garcia-Lekue, E. Guitián, D. Peña, J. I. Pascual, Nano Lett. 2018, 18, 418-423, https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b04309.

J. Cai, P. Ruffieux, R. Jaafar, M. Bieri, T. Braun, S. Blankenburg, M. Muoth, A. P. Seitsonen, M. Saleh, X. Feng, K. Müllen, R. Fasel, Nature 2010, 466, 470-47, https://doi.org/10.1038/nature09211.

J. Lawrence, M. S. G. Mohammed, D. Rey, F. Aguilar-Galindo, A. Berdonces-Layunta, D. Peña, D. G. de Oteyza, ACS Nano 2021, 15, 4937-4946, https://doi.org/10.1021/acsnano.0c09756.

S. Kawai, K. Takahashi, S. Ito, R. Pawlak, T. Meier, P. Spijker, F. F. Canova, J. Tracey, K. Nozaki, A. S. Foster, E. Meyer, ACS Nano 2017, 11, 8122-8130, https://doi.org/10.1021/acsnano.7b02973.

C. Sánchez-Sánchez, A. Nicolaï, F. Rossel, J. Cai, J. Liu, X. Feng, K. Müllen, P. Ruffieux , R. Fasel, V. Meunier, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17617-17623, https://doi.org/10.1021/jacs.7b10026.

Z. Zeng, D. Guo, T. Wang, Q. Chen, A. Matěj, J. Huang, D. Han, Q. Xu, A. Zhao, P. Jelínek, D. G. de Oteyza, J.-S. McEwen, J. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 723-732, https://doi.org/10.1021/jacs.1c08284.

J. P. Calupitan, T. Wang, A. P. Paz, B. Álvarez, A. Berdonces-Layunta, P. Angulo-Portugal, R. Castrillo-Bodero, F. Schiller, D. Peña, M. Corso, D. Pérez, D. G. de Oteyza, J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 947-953, https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.2c03346.

Q. Fan, C. Wang, Y. Han, J. Zhu, W. Hieringer, J. Kuttner, G. Hilt, J. M. Gottfried, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4668-4672, https://doi.org/10.1002/anie.201300610.

A. Sánchez-Grande, B. de la Torre, J. Santos, B. Cirera, K. Lauwaet, T. Chutora, S. Edalatmanesh, P. Mutombo, J. Rosen, R. Zbořil, R. Miranda, J. Björk, P. Jelínek, N. Martín, D. Écija, Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 58, 6559-6563, https://doi.org/10.1002/anie.201814154.

M. Liu, S. Li, J. Zhou, Z. Zha, J. Pan, X. Li, J. Zhang, Z. Liu, Y. Li, X. Qiu, ACS Nano 2018, 12, 12612-12618, https://doi.org/10.1021/acsnano.8b07349.

N. Pavliček, A. Mistry, Z. Majzik, N. Moll, G. Meyer, D. J. Fox, L. Gross, Nat. Nanotechnol. 2017, 12, 308-311, https://doi.org/10.1038/nnano.2016.305.

T. Wang, A. Berdonces-Layunta, N. Friedrich, M. Vilas-Varela, J. P. Calupitan, J. I. Pascual, D. Peña, D. Casanova, M. Corso, D. G. de Oteyza, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 4522-4529, https://doi.org/10.1021/jacs.1c12618.

S. Mishra, D. Beyer, K. Eimre, J. Liu, R. Berger, O. Gröning, C. A. Pignedoli, K. Müllen, R. Fasel, X. Feng, P. Ruffieux, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 10621-10625, https://doi.org/10.1021/jacs.9b05319.

J. Su, M. Telychko, P. Hu, G. Macam, P. Mutombo, H. Zhang, Y. Bao, F. Cheng, Z.-Q. Huang, Z. Qiu, S. J. R. Tan, H. Lin, P. Jelínek, F.-C. Chuang, J. Wu, J. Lu, Sci. Adv. 2019, 5, eaav7717, https://doi.org/10.1126/sciadv.aav7717.

S. Mishra, K. Xu, K. Eimre, H. Komber, J. Ma, C. A. Pignedoli, R. Fasel, X. Feng, P. Ruffieux, Nanoscale 2021, 13, 1624-1628, https://doi.org/10.1039/D0NR08181G.

J. Hieulle, S. Castro, N. Friedrich, A. Vegliante, F. R. Lara, S. Sanz, D. Rey, M. Corso, T. Frederiksen, J. I Pascual, D. Peña, Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 25224-25229, https://doi.org/10.1002/anie.202108301.

J. Krüger, F. García, F. Eisenhut, D. Skidin, J. M. Alonso, E. Guitián, D. Pérez, G. Cuniberti, F. Moresco, D. Peña, Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 11945-11948, https://doi.org/10.1002/anie.201706156.

F. Eisenhut, T. Kühne, F. García, S. Fernández, E. Guitián, D. Pérez, G. Trinquier, G. Cuniberti, C. Joachim, D. Peña, F. Moresco, ACS Nano 2020, 14, 1011-1017, https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08456.

R. Zuzak, M. Kumar, O. Stoica, D. Soler-Polo, J. Brabec, K. Pernal, L. Veis, R. Blieck, A. M. Echavarren, P. Jelinek, S. Godlewski, Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 63, e202317091, https://doi.org/10.1002/anie.202317091.

Z. Ruan, J. Schramm, J. B. Bauer, T. Naumann, L. V. Müller, F. Sättele, H. F. Bettinger, R. Tonner-Zech, J. M. Gottfried, J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 4862-4870, https://doi.org/10.1021/jacs.4c13296.

J. Besteiro-Sáez, L. M. Mateo, S. Salaverría, T. Wang, P. Angulo-Portugal, J. P. Calupitan, J. Rodríguez-Fernández, A. García-Fuente, J. Ferrer, D. Pérez, M. Corso, D. G. de Oteyza, D. Peña, Angew. Chem., Int. Ed. 2024, 63, e202411861, https://doi.org/10.1002/anie.202411861.

M. Zugermeier, M. Gruber, M. Schmid, B. P. Klein, L. Ruppenthal,P. Müller, R. Einholz, W. Hieringer, R. Berndt, H. F. Bettinger, J. Michael Gottfried, Nanoscale 2017, 9, 12461-12469, https://doi.org/10.1039/C7NR04157H.

J. I. Urgel, S. Mishra, H. Hayashi, J. Wilhelm, C. A. Pignedoli, M. Di Giovannantonio, R. Widmer, M. Yamashita, N. Hieda, P. Ruffieux, H. Yamada, R. Fasel, Nat. Commun. 2019, 10, 861, https://doi.org/10.1038/s41467-019-08650-y.

J. Castro-Esteban, F. Albrecht, S. Fatayer, D. Pérez, L. Gross, D. Peña, Angew. Chem., Int. Ed. 2021, 60, 26346-26350, https://doi.org/10.1002/anie.202110311.

Q. Fan, D. Martin-Jimenez, S. Werner, D. Ebeling, T. Koehler, T. Vollgraff, J. Sundermeyer, W. Hieringer, A. Schirmeisen, J. M. Gottfried, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 894-899, https://doi.org/10.1021/jacs.9b10151.

M. Di Giovannantonio, X. Yao, K. Eimre, J. I. Urgel, P. Ruffieux, C. A. Pignedoli, K. Müllen, R. Fasel, A. Narita, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12046-12050, https://doi.org/10.1021/jacs.0c05268.

I. C.-Y. Hou, Q. Sun, K. Eimre, M. Di Giovannantonio, J. I. Urgel, P. Ruffieux, A. Narita, R. Fasel, K. Müllen, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 10291-10296, https://doi.org/10.1021/jacs.0c03635.

F. Xiang, S. Maisel, S. Beniwal, V. Akhmetov, C. Ruppenstein, M. Devarajulu, A. Dörr, O. Papaianina, A. Görling, K. Y. Amsharov, S. Maier, Nat. Chem. 2022, 14, 871-876, https://doi.org/10.1038/s41557-022-00968-3.

R. Zuzak, P. Dabczynski, J. Castro-Esteban, J. I. Martínez, M. Engelund, D. Pérez, D. Peña, S. Godlewski, Nat. Commun. 2025, 16, 691, https://doi.org/10.1038/s41467-024-54774-1.

K. Biswas, J. Janeiro, A. Gallardo, M. Lozano, A. Barragán, B. Álvarez, D. Soler-Polo, O. Stetsovych, A. P. Solé, K. Lauwaet, J. M. Gallego, D. Pérez, R. Miranda, J. I. Urgel, P. Jelínek, D. Peña, D. Écija, Nat. Synth. 2025, 4, 233-242, https://doi.org/10.1038/s44160-024-00665-8.

Creative Commons License

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.

Derechos de autor 2025 Anales de Química de la RSEQ