手性分子團簇和單分子磁體的STM研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡是一種先進的表面分析設備，它不但可以提供原子分辨的形貌圖像，而且能夠在實空間展示材料的電子結構。本文利用掃描隧道顯微鏡研究了手性分子團簇和單分子磁體Mn12的形貌和電子結構。
　　 超分子風車團簇是一種具有明顯左旋右旋性質的手性結構。先前的研究表明，由手性或非手性的極性分子組成的風車團簇，會產生強烈的分子間相互作用，如氫鍵或偶極相互作用。本文中，我們發(fā)現沉積在在半金屬Bi(111)表面的非極性非手性并五苯分子由于分

2、子間相互作用增強，可以自組裝形成大的手性風車團簇。手性風車團簇的形成是堆積形成的六聚物中的C-C相互作用和近鄰的六聚物中C-H相互作用二者相互競爭的結果。在團簇中有兩個層次的組織手性:由沿分子長軸方向的不對稱滑移錯位引起的純手性的六聚物和由六個手性六聚物構成的手性風車團簇。研究結果給出了點手性和組織手性之間一種新的關系，即在二維風車團簇里，前者不是后者的必要條件。
　　 研究還發(fā)現不同覆蓋度條件下，并五苯分子在半金屬Bi表面呈現

3、三種不同的吸附方式:平躺、側躺和直立。不斷增加分子覆蓋度，我們分別在襯底表面發(fā)現了平躺分子形成的自組裝島狀結構;側躺分子構成的帶狀結構以及直立分子形成的單層晶態(tài)薄膜。分子的吸附方式發(fā)生了由平躺到側躺再到直立的改變。這是由于隨著覆蓋度的增加，分子間相互作用與分子-襯底間相互作用相互競爭的結果。該結果實現了對亞單原子層并五苯薄膜中的分子排列方式的觀測，對有機場效應晶體管的研究和發(fā)展有著重要的意義。
　　 單分子磁體具有獨特的量子性質

4、及潛在的應用價值。這就需要我們在各種襯底上對能否得到單個單分子磁體和它的特性進行研究。我們利用低溫掃描隧道顯微鏡，通過針尖沉積技術在半金屬Bi(111)表面成功得到了單個Mn12分子，并從Mn12分子的高分辨STM圖中辨別出了兩種典型的分子取向。平躺Mn12分子顯示出一個縮小的大小為0.40eV的HOMO-LUMO帶隙。通過測量微分電導圖，我們第一次在實空間內觀察到了Mn12分子的分子軌道。理論計算結果和實驗結果都表明，Mn12分子HO