'分子掺杂'调控表面自组装性质的STM研究

摘要

固体表面的分子自组装薄膜,是公认的自下而上构筑表面周期性纳米结构的重要方法,也是对表面性质进行修饰调控的有效途径,从发现之初,即一直吸引着人们进行大力的研究.自组装成有序结构的分子本身可以设计成包含各种重要的有机官能团,从而使得薄膜的表面物理化学性质得以有效调节,为其广泛应用打下基础.然而,由于自组装过程中分子间相互作用力较弱,所以自组装薄膜通常具有普遍较差的热稳定性,即在稍稍升温情况下即会迅速的破坏,这大大的阻碍了自组装薄膜的应用.除了构建具有共价键结合的自组装薄膜这一解决途径之外,发现通过在表面进行分子吸附或者说是掺杂的方法,可以有效改善自组装薄膜的热稳定性质.研究了三聚氰胺这一典型的氢键构筑分子,在Au(111)表面获得了具有唯一结构即蜂窝状结构的自组装薄膜.然后将该薄膜暴露于氧气氛中.在金属衬底的催化作用下,部分三聚氰胺分子(＜5％)被氧化.被氧化后的薄膜体现出较显著提高的耐温性质，即使加热到450K也没有明显的脱附，远高于吸氧前的420K。推测，氧化后的三聚氰胺增强了与表面的相互作用，而且这些氧化后的分子围成稳定的栅栏，有效的抑制了升温下三聚氰胺分子从组装体边缘的剥离及脱附，从而大大提高了其耐高温性质。这个发现为提高自组装薄膜的热稳定性及相关应用提供了一个普适的重要方法。