Ag单晶表面上羧基衍生物和氨基衍生物共组装的研究

发布时间：2020-10-12 03:36

　　 表面分子自组装,是分子在表面上通过分子-分子和分子-基底间相互作用自发地形成高度有序超分子结构的过程。近年来,科学家们通过表面分子自组装获得了许多新颖的表面纳米结构,并有望在纳米器件制造中获得非常广泛的应用。分子自组装的结构是由不同驱动力引起的,比如,分子间偶极-偶极作用,范德华力,分子间π-π堆积和氢键等。其中氢键,因具有方向性和选择性使表面分子自组装结构更加多样化,引起科学家们广泛研究。对表面分子自组装的探索,科学家们已经做出了大量的研究工作。但是对羧基衍生物和氨基衍生物共组装的研究很少。我们知道DNA双螺旋结构、蛋白质的折叠过程中都大量存在羧基-氨基氢键,而且其在生命体中发挥着重大作用。基于此,有必要深入研究表面上羧基和氨基衍生物的共组装行为。我们通过设计目标分子,以超高真空扫描隧道显微镜为研究手段,尝试不同的实验方法并结合X射线光电子能谱分析(XPS)及密度泛函理论计算(DFT),展开了以下三部分研究工作:1、我们选择几何结构对称性不同的1,3,5-三(4-羧基苯基)苯(TCPB)和对氨基三联苯(DATP)作为目标分子,研究其在Ag(111)基底上的双组份共组装行为。研究方法是,首先研究目标分子在金属基底上的单组份自组装行为,根据单组份自组装的特征,运用适当的实验方法探究双组份共组装行为。研究结果表明,单组份TCPB分子在Ag(111)基底上形成了规则的自组装结构,而且随基底退火温度升高发生了两次不可逆的结构转变。DFT理论计算表明自组装结构转变是退火引起TCPB分子的羧基基团逐步去质子化的结果。DATP分子-分子间及DATP分子-基底间相互作用较弱,使DATP分子在基底上呈快速运动的状态。我们利用TCPB逐步去质子化的特点,通过分子间氢键将DATP分子“固定”在Ag(111)面上,获得了一系列大面积规则的共组装纳米网络结构,经过精确调控退火温度,共组装结构伴随羧基基团去质子化发生了不可逆的转变。2、根据以上工作,我们继续展开对双组份羧基衍生物和氨基衍生物的共组装结构的研究。这部分工作在Ag(111)表面上进行,引入的目标分子分别是4,4'二苯乙烯二羧酸(SDBA)和1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)。研究思路同前,首先研究目标分子SDBA和TAPB在Ag(111)面上各自的自组装行为,结合自组装结构的特点探索它们的表面共组装结构。通过对退火温度和沉积目标分子数量和比例的精确调控,在Ag(111)基底上获得了一组由羧基基团去质子化引起的比例不同的规则共组装纳米结构。这部分工作使我们对羧基-氨基衍生物共组装行为有了更深的理解。3、羧基基团去质子化深刻影响着共组装结构的构型,利用几何构型不同的目标分子又可以得到结构多样的超分子共组装纳米结构。因此,我们欲通过设计特定几何构型的目标分子,制备长程有序、可调控的一维共组装柔性链结构。此部分工作,我们选用4,4'-二苯乙烯二羧酸(SDBA)和N,N′-二苯基联苯二胺(DPB)作为目标分子,在Ag(111)和Ag(100)表面上获得了与覆盖度无关的一维共组装柔性链,但其生长方向容易弯折。我们通过台阶诱导或引入具有辅助诱导柔性链生长作用的结构,最终在Ag(110)表面上获得了理想的可调控一维共组装柔性链。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O641.3
【部分图文】：

当的设计分子构型获得的一维线性分子自组装子由于其同时具有氢的供体（氨基基团）和氢的几何对称性，是一个理想的研究氢键作用下表面作为目标分子获取特定的表面自组装结构已经取u(111)基底上，三聚氰胺分子可以自组装成两种可络结构和密排二维自组装结构[41-44]。在 Ag(111)基不同的自组装结构：一种是依赖分子间三个双重，另一种是经过退火处理后得到的密排稳定结构

适当的设计分子构型获得的一维线性分子自组装结分子由于其同时具有氢的供体（氨基基团）和氢的重几何对称性，是一个理想的研究氢键作用下表面胺作为目标分子获取特定的表面自组装结构已经取Au(111)基底上，三聚氰胺分子可以自组装成两种可络结构和密排二维自组装结构[41-44]。在 Ag(111)基成不同的自组装结构：一种是依赖分子间三个双重，另一种是经过退火处理后得到的密排稳定结构[4

重几何对称性，是一个理想的研究氢键作用下表面胺作为目标分子获取特定的表面自组装结构已经取Au(111)基底上，三聚氰胺分子可以自组装成两种可络结构和密排二维自组装结构[41-44]。在 Ag(111)基成不同的自组装结构：一种是依赖分子间三个双重，另一种是经过退火处理后得到的密排稳定结构[4 1-2 三聚氰胺在 Ag(111)基底上的蜂窝状网络结构[4
【参考文献】

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1 白春礼;纳米科技及其发展前景[J];科学通报;2001年02期

本文编号：2837577