La spettroscopia di riflettanza anisotropa (ras) applicata allo studio di strati ultra-sottili di porfirine depositati su grafite in ultra-alto vuoto

摘要

L'argomento della tesi di dottorato è la realizzazione di strati ultra-sottili di porfirine su substrato cristallino mediante evaporazione in Ultra Alto Vuoto (UHV), e il loro studio con una particolare tecnica ottica, la Spettroscopia di Riflettanza Anisotropa (RAS: Reflectance Anisotropy Spectroscopy), che ne permette la caratterizzazione in situ e in tempo reale. Il lavoro sperimentale ha riguardato dapprima il completo allestimento della camera UHV per la crescita degli strati organici, poi il raggiungimento delle condizioni necessarie alla deposizione, infine lo studio mediante RAS dei layer ottenuti. udNonostante i film sottili organici siano ormai da anni sotto l’attenta indagine di chimici, biologi e fisici, importanti interrogativi riguardo il controllo del processo di deposizione su un substrato e su quali siano le interazioni che governano la formazione delle strutture molecolari (dalle quali dipendono le proprietà ottiche ed elettroniche del campione) rimangono ancora oggi senza soddisfacenti risposte. Si può facilmente comprendere quindi l’importanza di questa problematica scientifica qualora si vogliano utilizzare i materiali organici per sviluppare la cosiddetta tecnologia “soft” di ultima generazione.udIn questa tesi, è stata fatta la scelta significativa di individuare un sistema “modello” molecola+substrato (in particolare una porfirina a base libera -H2TPP- su substrato di grafite HOPG), per ridurre all'essenziale le problematiche di un sistema spesso estremamente complesso tanto nella parte sperimentale quanto nell'interpretazione dei dati sperimentali. I risultati ottenuti dimostrano il raggiungimento delle condizioni di crescita necessarie per ottenere singoli strati ordinati di porfirine a due diverse temperature del substrato (300 K e 140 K), come avvalorato -nel primo caso- dalle immagini STM prese sugli stessi campioni, individuando la caratteristica forma di riga per l'anisotropia ottica associata alla fase ordinata.udInoltre, sulla base dei dati è stato sviluppato in modo originale un modello interpretativo della particolare anisotropia misurata con la RAS, riconducendola alle caratteristiche interazioni che si instaurano tra molecole adiacenti nello strato sottile, dando così una risposta “semplice” e di immediato senso fisico ad un problema affrontato in letteratura ricorrendo a calcoli di notevole complessità e non facile verifica sperimentale.