金属表面上手性分子的识别过程

摘要

手性光学材料对非线性光学的研究有着极其重要的意义，而二维表面手性的构筑及其识别机制的研究则可以推动手性光学材料的发展。本文主要着眼于对手性识别机制的探究。利用分子束沉积技术将酞菁(Phthalocyanine，Pc)分子沉积在铜(100)表面，通过超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）在室温下观察到酞菁分子的手性吸附结构;结合密度泛函理论(DFT)分析证实了该手性为非对称电荷转移导致的电子态手性。在室温下跟踪了手性酞菁分子在针尖作用下的动态识别过程;结合DFT及相关理论分析揭示了手性识别遵循“lockand key”的规律——范德华力在这一手性识别过程中起着主导作用。在另一方面，通过热驱动使得手性酞菁分子间发生了组装，利用STM长时间的追踪则证实了特殊的化学键合作用驱动了手性酞菁分子最终识别成稳定的聚合物。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 手性光学材料

1．2 手性及其识别

1．2．1 定义

1．2．2 表面手性

1．2．3 电子态手性

1．2．4 手性识别

1．3 研究目的

1．4 研究技术

第2章 实验原理和仪器

2．1 扫描隧道显微镜

2．1．1 引言

2．1．2 原理

2．1．3 超高真空扫描隧道显微镜(UHIV-STM)

2．2 密度泛函理论(Density Function Theory，DFT)

2．2．1 DFT理论简介

2．2．2 H-K定理和K-S方程

第3章 单分子层次上手性识别的动态过程

3．1 引言

3．2 铜(100)表面

3．2．1 Cu(100)表面的制备

3．2．2 Cu(100)表面特征和表征

3．3 酞菁单分子在Cu(100)表面上的吸附和运动

3．3．1 实验步骤

3．3．2 酞菁单分子在Cu(100)表面上的构型

3．3．3 酞菁单分子的手性来源

3．3．4 针尖作用下酞菁单分子在Cu(100)表面上的运动

3．4 单分子层次动态手性识别的研究

3．4．1 手性酞菁分子动态手性识别的实验观察

3．4．2 手性酞菁分子动态手性识别的理论解释

3．5 小结

第4章 化学成键驱使的手性识别

4．1 引言

4．2 实验

4．3 化学成键的驱动

4．4 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果