K. Takada, M. Morita, T. Imaoka, J. Kakinuma, K. Albrecht, K. Yamamoto
Sci. Adv. 2021, 7, eabd9887.
単一分子の顕微観察は化学の分野で急速に拡大しており、多数の分子を必要とする従来の特性評価技術とは異なる。このような単一分子顕微鏡の一つに高角環状暗視野走査透過電子顕微鏡（HAADF-STEM）があり、原子番号依存のコントラストのため、特に配位化合物に適している。しかし、これまでのところ、HAADF-STEMを用いた単一分子観察は単純な平面分子に限られていた。本研究では、Irを原子ラベルとして用いることで、非平面デンドロン化ポリ核Ir錯体のサブナノメートル分解能での直接構造解析を実証する。デンドリマー錯体への電子線量を減少させることが単一分子観察の鍵である。立体異性体のシミュレートされたSTEM画像との比較を行い、最も可能性の高い立体配座を決定する。我々の結果は、従来の方法では不可能であった配位高分子の構造解析を実現するための電子顕微鏡観察の可能性を拡大するものである。
Metal atom–guided conformational analysis of single polynuclear coordination molecules
Microscopic observation of single molecules is a rapidly expanding field in chemistry and differs from conventional characterization techniques that require a large number of molecules. One of such form of single-molecule microscopy is high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy (HAADF-STEM), which is especially suitable for coordination compounds because of its atomic number–dependent contrast. However, to date, single-molecule observations using HAADF-STEM has limited to simple planar molecules. In the present study, we demonstrate a direct structural investigation of nonplanar dendronized polynuclear Ir complexes with subnanometer resolution using Ir as an atomic label. Decreasing the electron dose to the dendrimer complexes is critical for the single-molecule observation. A comparison with simulated STEM images of conformational isomers is performed to determine the most plausible conformation. Our results enlarge the potential of electron microscopic observation to realize structural analysis of coordination macromolecules, which has been impossible with conventional methods.
