Tessellation is een herhalend patroon gemaakt van een of meer vormen, zonder de vorming van hiaten of overlappingen. Een voorbeeld is de periodieke rangschikking van hexagonale cellen in honingraten. Tessellation kan ook op moleculair niveau worden gevonden, waarbij eenheden van één molecuul fungeren als een tegel (herhalend patroon) om een ​​oppervlak te mozaïeken door spontane en omkeerbare interacties daartussen. Het is een uitdaging om complexe moleculaire mozaïekpatroon te bouwen met meer dan één type tegel. De meeste onderzoeken in het afgelopen decennium waren gericht op mozaïekpatroon met een specifiek tegeltype.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof Loh Kian Ping van de afdeling Chemie, NUS heeft aangetoond dat zeer complexe periodieke mozaïekpatroon kan worden geconstrueerd uit het betegelen van twee moleculaire fasen die dezelfde geometrische symmetrie hebben maar verschillende pakkingsdichtheden. De twee moleculaire fasen, een fase met hoge dichtheid en een fase met lage dichtheid, voortkomen uit de verschillende intermoleculaire en molecuul-substraat interacties. De fase met hoge dichtheid wordt gevormd door halogeenbindingen, terwijl de fase met lage dichtheid wordt gevormd via een halogeen-goud coördinatienetwerk. De geometrische overeenkomst tussen deze twee moleculaire fasen stelt de moleculaire eenheden in staat om als tegels te dienen om zeer complexe moleculaire tessellations te vormen.

Prof Loh zei:"Door rekening te houden met de symmetrie van de moleculaire bouwstenen en het substraat, evenals de introductie van multimode-interacties, we kunnen nieuwe routes openen om complexe oppervlakte-tessellations te construeren. Deze methode kan mogelijk worden toegepast op andere moleculaire systemen met meerdere soorten intermoleculaire interacties om nog complexere architecturen te bouwen. In aanvulling, de complexe vlakvullingen in dit werk kunnen nieuwe inzichten opleveren voor het begrijpen van zelfgeorganiseerde systemen in de biologie en nanotechnologie."

Dit werk is geselecteerd als Editor's Highlight in Natuurcommunicatie .