学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

有机小分子在Au（111）表面的相互作用力及组装的扫描隧道显微学研究

作　者: 胡晓
导　师: 侯建国；王兵
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 扫描隧道显微镜分子间相互作用力手性组装
分类号: O561.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 65次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)不仅能够对表面和表面纳米结构进行高分辨成像,还能进行原位扫描隧道谱(scanning tunneling spectroscopy,STS)测量,甚至对纳米结构进行操纵。自其诞生以来,STM作为一种非常重要的科学研究工具,已经在物理、化学、材料、生物等学科领域得到了广泛的应用。在本论文中,我们利用低温超高真空扫描隧道显微镜研究了有机小分子在Au(111)表面的相互作用力及组装。在第一章中,我们首先介绍了扫描隧道显微学的基本原理和本论文实验部分所使用的低温超高扫描隧道显微镜的结构及其工作原理,并结合前人工作介绍了STM在表面研究中的应用;其次概括介绍了本论文的研究背景、意义、现状和我们所解决的问题。在第二章中,我们利用STM研究了两种金属酞菁分子在Au(111)表面上的吸附行为,结合理论计算发现了在这个体系中起决定作用的两种相互作用为由分子-衬底电荷转移引起的库仑相互作用和分子-衬底相互作用,并讨论说明了库仑排斥作用和分子-衬底相互作用的竞争对与分子吸附行为的影响。并以此类推解释了几种结构相似的分子在Au(111)表面的吸附行为。在第三章中,我们使用STM观测到了8-乙基卟吩钴(CoOEP)分子在Au(111)表面上的手性自组装分子聚集体。并研究了这种具有手性的分子聚集体结构并不随参与分子数目增多而变化,以及当分子覆盖度非常高时这种手性结构的消失。通过dI/dV map技术证明了分子在组装过程中物理化学结构都没有变化,仅仅是排列组合造成的手性结构的出现。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章扫描隧道显微学简介及本论文研究背景  8-47
  1.1 扫描隧道显微学简介  8-39
    1.1.1 扫描隧道显微镜的发明  8-10
    1.1.2 扫描隧道显微学基本原理  10-19
      1.1.2.1 一维隧穿模型  11-14
      1.1.2.2 Bardeen 微扰理论  14-17
      1.1.2.3 Tersoff-Hamann 近似  17-19
    1.1.3 扫描隧道显微镜仪器  19-28
      1.1.3.1 扫描隧道显微镜工作原理  19-20
      1.1.3.2 扫描隧道显微镜的工作模式  20-21
      1.1.3.3 扫描隧道谱（STS）  21-23
      1.1.3.4 本论文工作中所用仪器及实验方法  23-28
        1.1.3.4.1 仪器  23-26
        1.1.3.4.2 样品制备  26-27
        1.1.3.4.3 针尖的制备与处理  27-28
    1.1.4 扫描隧道显微镜在表面科学体系中的应用  28-34
      1.1.4.1 几何形貌和电子态结构的观测  28-30
      1.1.4.2 操纵  30-31
      1.1.4.3 STS 谱的应用  31-34
    1.1.5 密度泛函理论  34-39
      1.1.5.1 Hartree-Fock 方程  34-36
      1.1.5.2 电子密度泛函理论  36-37
      1.1.5.3 交换相关泛函的近似  37-38
      1.1.5.4 DFT 的计算方法及优势  38-39
  1.2 本论文研究背景及内容简介  39-47
    1.2.1 研究背景介绍  39-46
      1.2.1.1 氢键  39-42
      1.2.1.2 取向力  42-45
      1.2.1.3 静电力  45-46
    1.2.2 本论文研究内容  46-47
第二章两种金属酞菁分子在 Au(111)表面吸附行为的研究  47-62
  2.1 金属酞菁分子的结构  47-48
  2.2 以往关于金属酞菁分子的STM 研究  48-53
    2.2.1 单分子器件  48-51
    2.2.2 单分子近藤效应  51-53
  2.3 金属酞菁分子在Au(111)表面的吸附行为  53-56
  2.4 金属酞菁分子在Au(111)表面吸附行为的理论分析  56-59
    2.4.1 吸附能  56-57
    2.4.2 电荷转移量  57-58
    2.4.3 结论  58-59
  2.5 其他酞菁分子以及结构类似分子的实验图  59-61
    2.5.1 FePc 和H2Pc  59
    2.5.2 CoOEP  59-61
  2.6 本章小结  61-62
第三章手性自组装分子团簇  62-71
  3.1 分子的手性自组装  62-63
  3.2 CoOEP 分子的化学式和单个分子在金表面的STM 图像  63-65
  3.3 两个和三个CoOEP 分子聚集在一起的情况  65-66
  3.4 多于三个CoOEP 分子聚集在一起时的情况  66-67
  3.5 三分子手性聚集体的消失  67-68
  3.6 CoOEP 分子的dI/dV map  68-70
  3.7 本章小结  70-71
参考文献  71-75
致谢  75

有机小分子在Au（111）表面的相互作用力及组装的扫描隧道显微学研究

内容摘要

全文目录

相似论文