金属（111）表面平面分子自组装膜的理论研究

发布时间：2020-06-16 15:19

【摘要】：本文基于第一性原理分别研究Rh(111)表面(NO)_2分子多层膜的成膜机制和原子结构,以及Au(111)表面2,7-Br_2Py分子单层膜的成膜机制和原子结构。(NO)_2分子单体在虚拟Rh(111)表面自组装成两个稳定的分子链,(NO)_2分子平行有序排列,氧原子和氮原子都呈现(100)和(111)结构。在虚拟Rh(111)-(1×√3)上,1.00ML覆盖度时,(NO)_2分子自组装成两个稳定的分子单层膜(M1和M2),分子膜M1中N-N键与衬底的夹角为70o-90o;分子膜M2中N-N键平行衬底。在M2/Rh(111),(NO)_2分子可吸附于顶位、fcc空心位和hcp空心位,通过电荷转移可解释两个空心位的稳定性强于顶位。Rh(111)表面(NO)_2分子多层膜系统中,(NO)_2分子垂直吸附于两个空心位,第一层是分子膜M2,N-N键平行衬底,第二层及以上都是分子膜M1,N-N键与衬底夹角为70o-90o,分子膜真空层为0.31±0.02 nm。卤键比氢键具有更好的方向性和可协调性,这对于具有卤键的自组装分子膜在金属表面的吸附研究具有重要意义。根据Au(111)表面的结构参数,构建出虚拟Au(111)上2,7-二溴芘分子可能的六个分子链,计算后获得两条稳定的分子链,其分子间距为1.031 nm和1.073 nm。再根据稳定的分子链,在虚拟Au(111)上构建出可能的五个分子单层膜,计算后获得一个稳定的分子膜,其在两个方向的晶格参数分别为1.031 nm和1.073 nm,即稳定的分子膜可以说是由两条稳定的分子链交叉排列组成。这是一个分子自组装系统,分子之间通过Br-H键相互作用。根据结合能及电子密度,可知该分子膜比文献中提到的分子膜更稳定。根据分子膜的两个晶格参数,可知衬底为Au(111)-(2√3×√13)R14表面。把稳定的分子膜水平吸附与Au(111)表面,计算可得分子的吸附高度为0.40±0.01nm,其中Au(111)转移0.34 e电荷到分子膜。根据吸附高度和电荷转移量,可知该吸附系统为物理吸附。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O641.3
【图文】：

y 分子单体的结构示意图。该原胞长宽高。由于 2,7-二溴芘分子单体的算分子单体能量时可忽略相邻分 1.000 nm，1.800 nm 和 2.200 nm。量为-3338.022 eV。

11)-(1×√3)结构示意图，依次为顶位、fcc 空心位、桥位和 hcu(111)表面的结构示意图，从结构库中导出的 Au 的我们对其进行了结构优化，结构优化后的晶格参数为四层原子，固定了第三，四层的 Au 的坐标来模拟金 原子不固定，以模拟金属表面。

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本文编号：2716206