苯乙炔撐大環(huán)分子的界面組裝行為研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡是一種研究表面/界面分子、原子結(jié)構(gòu)的有力工具,使用掃描隧道顯微鏡技術(shù)為主要手段對分子對稱性、取代基、基底等各種因素在表面分子組裝中的作用進行了廣泛的研究。從掃描隧道顯微鏡(STM)數(shù)據(jù)可以得到分子組裝結(jié)構(gòu)和過程的多方面的信息,如單層膜中分子的排列情況、取向以及分子與基底點陣的匹配情況等,另外還可得到分子疇的重新取向和分子運動等動力學(xué)方面的信息。通過掃描隧道顯微鏡對固體表面上二維功能化有機分子的組裝進行了大量的研究。然而,大

2、部分的二維吸附層研究基于簡單的一維寡聚物鏈。只有在最近幾年有關(guān)更復(fù)雜的寡聚物的組裝才被報道。本文中我們選擇研究苯乙炔撐大環(huán)(AEM)系列分子的界面組裝行為是為了闡明分子π-共軛核心部分取代基對分子組裝結(jié)構(gòu)的影響和研究固/液界面分子識別的規(guī)律和機理。
　　我們設(shè)計合成了分子核心分別具有苯環(huán)、萘環(huán)、蒽環(huán)的AEM分子,這些分子具有完全相同的外圍烷氧基取代基結(jié)構(gòu),然而由于分子核心結(jié)構(gòu)的不同這些分子在三氯苯(TCB)/高定向熱解石墨(HOP

3、G)界面上表現(xiàn)出不同的組裝行為。研究發(fā)現(xiàn)AEM-B和AEM-N分子分別可以形成三種組裝結(jié)構(gòu),而AEM-A分子只形成一種組裝結(jié)構(gòu)。由于萘環(huán)導(dǎo)致的空間位阻作用AEM-B和AEM-N分子形成的組裝結(jié)構(gòu)是完全不同的,而由于蒽環(huán)和萘環(huán)對烷基鏈的交錯排列造成的影響類似,因而AEM-A形成的組裝結(jié)構(gòu)與AEM-N分子三種結(jié)構(gòu)中的一種就分子排列方式來說是完全相同的。我們通過使用石墨晶格校正掃描畸變獲得了這些組裝結(jié)構(gòu)的精確參數(shù),并提出了對應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)模型。

4、我們的研究還發(fā)現(xiàn)AEM-B和AEM-N分子形成的組裝結(jié)構(gòu)對分子在溶液中的濃度具有依賴性:在特定濃度下AEM-B和AEM-N形成的多種組裝結(jié)構(gòu)中只有部分是穩(wěn)定的。通過本論文的研究我們可以確定對于烷氧基取代的苯乙炔撐大環(huán)分子,其核心取代基的空間位阻對其界面組裝行為以及分子與基底的相互作用具有顯著影響。在AEM系列分子組裝過程中所發(fā)現(xiàn)的濃度依賴性與以前文獻報到的情況也有明顯的不同:AEM系列分子的幾種組裝結(jié)構(gòu)在分子排列密度方面并沒有明顯差異,