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红荧烯分子自组装结构及其应用

作　者: 孔惠慧
导　师: 王立
学　校: 南昌大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 红荧烯扫描隧道显微镜表面自组装富勒烯
分类号: O625.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来有机分子制备场效应三极管、有机发光二极管等光电器件和单分子开关、存储器等单分子器件引起人们的广泛关注。红荧烯分子,由一个并四苯以及四个支环组成的一种稠环芳香烃,被广泛应用于发光二极管、场效应管以及太阳能电池等领域,而红荧烯薄膜生长以及有序自组织结构是实现该种分子实用化的基本条件。本论文利用扫描隧道显微镜(STM)系统地研究了不同生长速率、覆盖率以及热处理下红荧烯在Au(111)重构表面的自组装结构,总结了不同参数对红荧烯自组装结构可能产生的影响。主要结果如下：首先,通过改变红荧烯覆盖率,我们得到两种结构：超薄自组装结构以及手性自组装结构。当覆盖率为1ML时,我们得到红荧烯的超薄自组装结构,这种结构的厚度仅为碳原子的半径大小。理论计算揭示该超薄层中红荧烯分子轨道与金衬底发生强烈耦合。覆盖率增加到2ML以上,出现了红荧烯手性自组装结构。该结构由一对方向相反的双层Y型结构组成,该结构由四个扭曲的分子上下堆叠而成,而且这种结构的手性可以在连续的分子层上发生自下而上的传递。其次,我们研究了生长速率对于红荧烯自组装结构的影响。只有当红荧烯的生长速率控制在一定范围之内时,才能形成有序自组装结构。生长速率过快,将导致分子间相互力取向混乱,从而形成无序的分子膜。由于有机分子之间的相互作用力多为非共价键的弱相互作用,热处理对于其分子自组装也有一定的影响。我们通过对上述所有得到的膜结构进行热处理之后,发现所有的分子膜最终都形成了同一种链状自组装结构,而且这种结构具有良好的热稳定性。最后,我们研究了以热稳定性良好的红荧烯链状结构为模板构筑的富勒烯纳米结构。在该模板上实现了两种自组装结构：分子长链结构和密堆结构。长链结构中其链长可达50纳米,终止于分子模板的台阶边缘；在台阶边缘出现紧密堆积结构,这种密堆岛并不形成室温下富勒烯晶体的面心立方结构,而是六角立方结构。值得关注的是,这种密堆岛可以克服台阶边缘的障碍,从一个台阶面延伸到另外一个台阶面而不破坏其周期结构。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章引言  8-14
  1.1 表面自组装结构  8-11
    1.1.1 自组装技术  8-10
    1.1.2 表面自组装结构及其分类  10
    1.1.3 表面自组装结构的优势及其应用  10-11
  1.2 红荧烯  11-13
    1.2.1 红荧烯的几何特性  11-12
    1.2.2 红荧烯的电学特性  12-13
  1.3 本论文的研究目标及其主要内容  13-14
第2章实验技术  14-20
  2.1 超高真空扫描隧道显微镜  14-17
    2.1.1 量子隧穿效应  14-15
    2.1.2 工作原理  15-16
    2.1.3 超高真空系统  16-17
  2.2 制备技术  17-20
    2.2.1 金(111)洁净表面制备  17-19
    2.2.2 有机分子束沉积技术  19-20
第3章红荧烯表面自组装结构  20-33
  3.1 超薄红荧烯自组装结构  20-23
  3.2 手性超分子结构及其层间传递  23-27
  3.3 分子构型诱导的自组装结构  27-30
  3.4 总结  30-33
第4章:基于红荧烯分子模板的富勒烯纳米结构  33-40
  4.1 富勒烯  33-34
    4.1.1 C_(60)的几何结构  33-34
    4.1.2 C_(60)的物理特性  34
  4.2 富勒烯分子链  34-38
  4.3 富勒烯晶体生长调控  38-39
  4.4 总结  39-40
第5章:总结与展望  40-42
致谢  42-43
参考文献  43-48
攻读学位期间的研究成果  48

红荧烯分子自组装结构及其应用

内容摘要

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