N‐Heterozyklische Carbenmonolagen auf Nickel, Eisen und Stahl durch eine Radikal‐zu‐Carben‐Strategie

Zusammenfassung N‐Heterocyclische Carbene (NHCs) werden zunehmend als Oberflächenliganden der nächsten Generation mit verbesserter Stabilität und molekularer Flexibilität eingesetzt. Trotz dieser vielversprechenden Eigenschaften beschränkt sich die Forschung zu NHC‐funktionalisierten flachen Oberflächen hauptsächlich auf Edelmetalle. Die Bildung freier NHCs erfordert oft die Verwendung von Vakuum, Basen oder streng luft‐ und feuchtigkeitsfreien Bedingungen. Wir berichten hier über einen neuartigen Ansatz auf Radikal‐zu‐Carben‐Basis zur Herstellung von NHC‐Monolagen auf häufig vorkommenden und natürlich oxidierten Metalloberflächen von Nickel, Eisen und Stahl. In einem Elektrobeschichtungsansatz werden zunächst 2‐Azolylradikale gebildet und auf dem Metall immobilisiert, um sich dann zu NHC‐Monolagen umzuordnen, die aus flach liegenden NHCs bestehen, wie durch Röntgen‐Photoelektronenspektroskopie (XPS), Flugzeit‐Sekundärionen‐Massenspektrometrie (ToF‐SIMS), Summenfrequenzgenerierung (SFG) und Cyclovoltammetrie (CV) bestätigt wurde. Dichtefunktionaltheorie‐Berechnungen (DFT) weisen auf die Bedeutung von Metall‐Adatomen beim Übergang von Radikalen zu Carbenen hin. Anschließend wird ein Oberflächenstabilitätstest eingeführt, um die Toleranz der mit NHC angereicherten Oberflächen gegenüber physikalischen, chemischen und elektrochemischen Belastungen zu bewerten. Diese Arbeit erweitert das Anwendungsgebiet von Carbenen auf Oberflächen auf kostengünstige und weitverbreitete Materialien und bietet gleichzeitig einen einfachen und bisher mechanistisch unbekannten Ansatz für die Darstellung.