手性分子團(tuán)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(jìn)的表面分析設(shè)備，它不但可以提供原子分辨的形貌圖像，而且能夠在實(shí)空間展示材料的電子結(jié)構(gòu)。本文利用掃描隧道顯微鏡研究了手性分子團(tuán)簇和單分子磁體Mn12的形貌和電子結(jié)構(gòu)。
　　 超分子風(fēng)車團(tuán)簇是一種具有明顯左旋右旋性質(zhì)的手性結(jié)構(gòu)。先前的研究表明，由手性或非手性的極性分子組成的風(fēng)車團(tuán)簇，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)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(xiàn)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(qiáng)，可以自組裝形成大的手性風(fēng)車團(tuán)簇。手性風(fēng)車團(tuán)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(jié)果。在團(tuán)簇中有兩個(gè)層次的組織手性:由沿分子長軸方向的不對稱滑移錯(cuò)位引起的純手性的六聚物和由六個(gè)手性六聚物構(gòu)成的手性風(fēng)車團(tuán)簇。研究結(jié)果給出了點(diǎn)手性和組織手性之間一種新的關(guān)系，即在二維風(fēng)車團(tuán)簇里，前者不是后者的必要條件。
　　 研究還發(fā)現(xiàn)不同覆蓋度條件下，并五苯分子在半金屬Bi表面呈現(xiàn)

3、三種不同的吸附方式:平躺、側(cè)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(xiàn)了平躺分子形成的自組裝島狀結(jié)構(gòu);側(cè)躺分子構(gòu)成的帶狀結(jié)構(gòu)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(cè)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(jié)果。該結(jié)果實(shí)現(xiàn)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(jī)場效應(yīng)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(dú)特的量子性質(zhì)

4、及潛在的應(yīng)用價(jià)值。這就需要我們在各種襯底上對能否得到單個(gè)單分子磁體和它的特性進(jìn)行研究。我們利用低溫掃描隧道顯微鏡，通過針尖沉積技術(shù)在半金屬Bi(111)表面成功得到了單個(gè)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(gè)縮小的大小為0.40eV的HOMO-LUMO帶隙。通過測量微分電導(dǎo)圖，我們第一次在實(shí)空間內(nèi)觀察到了Mn12分子的分子軌道。理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，Mn12分子HO