破译控制许多
化学和
生物过程的丰富的非共价相互作用对于药物设计和控制分子组装及其
化学转化至关重要。然而,在单键
水平上对复杂分子结构中的这些弱相互作用进行实空间表征一直是一个长期的挑战。在这里,我们采用键分辨扫描探针显微镜结合详尽的结构搜索算法和量子
化学计算来阐明控制精心设计的前体分子及其
化学反应的内聚分子簇的多种非共价相互作用。前体中两个柔性
溴三苯部分的存在导致通过多种非共价相互作用组装不同的非平面二聚体和三聚体簇,包括氢键、卤素键、C–H⋯π和孤对⋯π相互作用。随着分子密度的增加,弱相互作用的动态性质允许将二聚体转化为能量上更有利的三聚体。三聚体的形成还促进热触发的分子间乌尔曼偶联反应,而二聚体的分解有利于分子内环化,
金属有机中间体和最终产物的键分辨成像证明了这一点。多种非共价相互作用的丰富性为控制复杂分子结构的组装和引导量子纳米结构的表面合成提供了前所未有的机会。