并五苯分子在半金屬表面的手性與自組裝.pdf

1、本文利用超高真空低溫掃描隧道顯微鏡(UHV-STM)和有機(jī)分子束外延(MBE)方法系統(tǒng)研究了并五苯分子在半金屬Bi薄膜表面的生長(zhǎng)方式。為了得到高質(zhì)量的Bi薄膜，我們選擇較為平整的Si(111)-7×7襯底，采用室溫沉積20個(gè)原子單層(monolayer，ML)的Bi并進(jìn)行120K熱退火處理，得到高質(zhì)量的Bi膜。本文研究了非手性的棒狀并五苯分子在Bi(111)表面形成的手性風(fēng)車團(tuán)簇。在團(tuán)簇內(nèi)部，并五苯分子分別沿Bi(111)的3個(gè)對(duì)稱軸方

2、向平行排列，形成6個(gè)不同的分子帶。在每個(gè)分子帶中，相鄰分子之間有一個(gè)滑移錯(cuò)位。當(dāng)平行排列的分子數(shù)多于4時(shí)，滑移錯(cuò)位發(fā)生反向，形成彎曲的風(fēng)車扇葉。我們認(rèn)為，分子的滑移錯(cuò)位來(lái)自于分子之間的π-π相互作用；而滑移錯(cuò)位的反向是團(tuán)簇內(nèi)部的吸引力導(dǎo)致的密堆積的結(jié)果，這兩種作用的競(jìng)爭(zhēng)是形成手性風(fēng)車團(tuán)簇的微觀機(jī)制。在實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)不斷增加覆蓋度，觀察到了從單個(gè)并五苯分子到并五苯分子形成單層晶態(tài)薄膜的過(guò)程，并五苯分子在Bi表面的這種變化，實(shí)際上是由于襯

3、底與分子之間的相互作用的變化引起的，當(dāng)覆蓋度很低時(shí)，分子周圍沒(méi)有其它分子，分子與襯底之間的作用力是分子受到的唯一的作用力，所以單分子以平躺的方式吸附在Bi表面，隨著覆蓋度的增加，分子之間有π-π相互作用，分子就以側(cè)躺的吸附方式形成分子團(tuán)簇及帶狀和層狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)覆蓋度達(dá)到一個(gè)原子單層時(shí)，并五苯分子形成單層晶態(tài)薄膜，此時(shí)分子與分子之間的作用力大于分子與襯底之間的作用力。并五苯分子以平躺、側(cè)躺和直立三種方式吸附在半金屬Bi表面，三種不同的吸附方