Self-sorting in two-dimensional assemblies of simple chiral molecules

Abstract

Structural modification of adsorbed overlayers by means of external factors is an important objective in the fabrication of stimuli-responsive materials with adjustable physicochemical properties. In this contribution we present a coarse-grained Monte Carlo model of the confinement-induced chiral self-sorting of hockey stick-shaped enantiomers adsorbed on a triangular lattice. It is assumed that the adsorbed overlayer consists of "normal" molecules that are capable of adopting any of the six planar orientations imposed by the symmetry of the lattice and molecular directors having only one permanent orientation, that reflect the coupling of these species with an external directional field. Our investigations focus on the influence of the amount fraction of the molecular directors, temperature and surface coverage on the extent of the chiral segregation. The simulated results demonstrate that the molecular directors can have a significant effect on the ordering in enantiopure overlayers, while for the corresponding racemates their role is largely diminished. These findings can be helpful in designing strategies to improve methods of fabrication of homochiral surfaces and enantioselective adsorbents.

Структурна модифiкацiя адсорбованих покриттiв за рахунок зовнiшнiх факторiв є важливим завданням при виготовленнi стимуло-чутливих матерiалiв з регульованими фiзико-хiмiчними властивостями. У данiй статтi представлено огрублену модель iндукованого просторовим обмеженням хiрального самосортування енантiомерiв iз формою хокейної ключки, адсорбованих на трикутнiй гратцi, яка дослiджується методом Монте Карло. Зроблено припущення, що адсорбоване покриття складається з “нормальних” молекул, якi здатнi прийняти будь-яку з шести планарних орiєнтацiй завдяки симетрiї гратки i молекулярних директорiв, що мають лише одну постiйну орiєнтацiю, яка вiдображає їх зв’язок iз зовнiшнiм полем певного напрямку. Дане дослiдження описує вплив фракцiї молекулярних директорiв, температури та покриття поверхнi на ступiнь хiральної сегрегацiї. Результати моделювання показують, що молекулярнi директори можуть мати значний вплив на впорядкування в енантiчистих покриттях, в той час як для вiдповiдних расематiв їх роль значно знижена. Данi дослiдження можуть бути корисними для розробки стратегiї вдосконалення способiв виготовлення гомохiральних поверхонь та енантiо-селективних адсорбентiв.