Predictive Registry Optimization of Molecular Adsorbates on Solid Surfaces

D David A. Hofmeister (Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany) C Christian E. Selzer (Mulliken Center for Theoretical Chemistry Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany) L Laura zur Horst (Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany) S Simon C. Rickert (Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany) J Julia Kohn A Andreas Hansen (Mulliken Center for Theoretical Chemistry, Clausius Institute for Physical and Theoretical Chemistry) S Stefan‐S. Jester (Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany) S Sigurd Höger (Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany)

Abstract

ABSTRACT Understanding and predicting how large organic molecules adsorb on crystalline substrates is essential for designing functional surfaces in electronics, catalysis, and supramolecular chemistry. Standard quantum‐chemical approaches often fail for large π‐conjugated molecules due to size and conformational diversity. We present a physically intuitive, generalizable registry analysis that overcomes this by maximizing the overlap between surface‐oriented hydrogen atoms (“spikes”) and the periodic graphite hexagon centers (“pockets”) in a Monte Carlo‐like approach. Inspired by the alkane‐on‐graphite model, the framework extends to structurally complex architectures to assign adsorption geometries with high resolution, without costly computations. Registry scoring applied to STM data enabled determining the absolute conformation of atropisomers, demonstrating geometric registry as an applicable measure for predicting large‐molecule arrangements on surfaces.

Article Details

Volume / Issue Vol. 1, Issue 1
Published June 13, 2026
ISSN 1433-7851
Publisher Wiley

Journal Info

Angewandte Chemie International Edition

Wiley

ISSN: 1433-7851 Physical Sciences

Authors (8)

D

David A. Hofmeister

Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany

C

Christian E. Selzer

Mulliken Center for Theoretical Chemistry Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany

L

Laura zur Horst

Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany

S

Simon C. Rickert

Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany

J

Julia Kohn

A

Andreas Hansen

Mulliken Center for Theoretical Chemistry, Clausius Institute for Physical and Theoretical Chemistry

S

Stefan‐S. Jester

Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany

S

Sigurd Höger

Kekulé‐Institut Für Organische Chemie Und Biochemie Rheinische Friedrich‐Wilhelms‐Universität Bonn Bonn Germany