N-杂环卡宾（NHCs）与金表面形成的C–Au键比传统硫醇-金体系具有更优异的化学与热稳定性，是构建高性能界面的理想选择。然而，在剪切等动态机械环境下，NHC-Au界面的力学响应机制尚不明确。在单分子尺度探究其受力断裂演化过程，对理解和应用该高稳定体系至关重要。

近日，张文科团队首次利用单分子力谱技术揭示了金表面NHC锚点的受力失效机制。结果表明，尽管NHC–Au键本征强度极高（~1200 pN），NHC-Au界面却在500 pN左右的低力下失效。其根本原因在于，外力并未导致界面处C–Au键的断裂，而是引发了界面处Au–Au键的断裂，使单个金原子从晶格中被抽取出来，形成NHC–Au复合物。这种由基底主导的失效机制表明NHC自组装单分子膜的最终力学极限并非由锚定基团–金属的键强决定，而是由支撑基底的晶格内聚力所主导。该研究为设计耐受极端机械环境的功能界面提供了原子尺度理论依据，并为利用机械力制备单原子催化剂开辟了新思路。

图1. 外力作用下，分子内NHC–Au键解离机理（左图）以及界面NHC-Au锚点失效机理（右图）。

该成果以“Interfacial Gold–Gold Interactions Govern the Mechanical Stability of N-Heterocyclic Carbene Self-Assembled Monolayers”为题发表在Journal of the American Chemical Society期刊，吉林大学化学学院超分子结构与材料全国重点实验室博士生梅秋萍为论文第一作者，吉林大学张文科教授和鼎新博士后马梓文为共同通讯作者。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c02482