有机分子在石墨表面吸附行为的扫描隧道显微镜研究

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为了观察有机芳香类化合物在无机物衬底上的吸附行为,进而拓展我们对有机分子在固体表面吸附性质的认识,我们利用扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)研究了色氨酸分子(Tryptophane)和DDME分子在石墨表面的吸附行为.这些工作表明,具有π共轭体系的有机分子吸附在石墨表面时,分子间的π堆积相互作用(π-stacking interaction)对于分子的吸附行为具有很大的影响.用扫描隧道显微镜对于室温下色氨酸分子在石墨表面吸附所形成的二维有序结构及其形成机理进行了研究.实验中发现,在室温下色氨酸分子可以在石墨表面形成均匀的吸附层,并形成两种有序的二维超结构:较低覆盖度下形成条纹结构,而在较高覆盖度下形成二维单斜晶格.针对这两种结构的STM图像和色氨酸分子尺度,我们认为色氨酸分子吸附在石墨表面时分别采取"侧立"和"站立"的取向,侧链的吲哚基并非平行于石墨平面,而是与石墨平面存在着一定的倾角.最终我们针对这两种结构给出了可能的吸附模型,吸附模型能够比较好的解释STM图像.用扫描隧道显微镜研究室温下DDME分子在石墨表面的吸附行为.DDME分子物理吸附在石墨表面,即使在常温下也很容易脱附.在大尺度条件下进行观察可以看到DDME分子在石墨表面形成十分平整的薄膜.而高分辨STM图像中可以观察到随着覆盖度的不同,DDME分子在石墨表面形成的两种不同尺寸的二维单斜结构.针对这两种结构的STM图像对其形成机理进行了研究.并且给出了可能的吸附模型.认为DDME在石墨表面吸附时,与色氨酸分子类似,存在不同的取向.而相邻DDME分子之间的多种相互作用使得DDME分子在石墨表面的吸附取向可以随着覆盖度的改变而发生变化.
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