苯乙炔撐大環(huán)分子的界面組裝行為研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡是一種研究表面/界面分子、原子結(jié)構(gòu)的有力工具,使用掃描隧道顯微鏡技術(shù)為主要手段對(duì)分子對(duì)稱性、取代基、基底等各種因素在表面分子組裝中的作用進(jìn)行了廣泛的研究。從掃描隧道顯微鏡(STM)數(shù)據(jù)可以得到分子組裝結(jié)構(gòu)和過程的多方面的信息,如單層膜中分子的排列情況、取向以及分子與基底點(diǎn)陣的匹配情況等,另外還可得到分子疇的重新取向和分子運(yùn)動(dòng)等動(dòng)力學(xué)方面的信息。通過掃描隧道顯微鏡對(duì)固體表面上二維功能化有機(jī)分子的組裝進(jìn)行了大量的研究。然而,大

2、部分的二維吸附層研究基于簡(jiǎn)單的一維寡聚物鏈。只有在最近幾年有關(guān)更復(fù)雜的寡聚物的組裝才被報(bào)道。本文中我們選擇研究苯乙炔撐大環(huán)(AEM)系列分子的界面組裝行為是為了闡明分子π-共軛核心部分取代基對(duì)分子組裝結(jié)構(gòu)的影響和研究固/液界面分子識(shí)別的規(guī)律和機(jī)理。
　　我們?cè)O(shè)計(jì)合成了分子核心分別具有苯環(huán)、萘環(huán)、蒽環(huán)的AEM分子,這些分子具有完全相同的外圍烷氧基取代基結(jié)構(gòu),然而由于分子核心結(jié)構(gòu)的不同這些分子在三氯苯(TCB)/高定向熱解石墨(HOP

3、G)界面上表現(xiàn)出不同的組裝行為。研究發(fā)現(xiàn)AEM-B和AEM-N分子分別可以形成三種組裝結(jié)構(gòu),而AEM-A分子只形成一種組裝結(jié)構(gòu)。由于萘環(huán)導(dǎo)致的空間位阻作用AEM-B和AEM-N分子形成的組裝結(jié)構(gòu)是完全不同的,而由于蒽環(huán)和萘環(huán)對(duì)烷基鏈的交錯(cuò)排列造成的影響類似,因而AEM-A形成的組裝結(jié)構(gòu)與AEM-N分子三種結(jié)構(gòu)中的一種就分子排列方式來(lái)說(shuō)是完全相同的。我們通過使用石墨晶格校正掃描畸變獲得了這些組裝結(jié)構(gòu)的精確參數(shù),并提出了對(duì)應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)模型。

4、我們的研究還發(fā)現(xiàn)AEM-B和AEM-N分子形成的組裝結(jié)構(gòu)對(duì)分子在溶液中的濃度具有依賴性:在特定濃度下AEM-B和AEM-N形成的多種組裝結(jié)構(gòu)中只有部分是穩(wěn)定的。通過本論文的研究我們可以確定對(duì)于烷氧基取代的苯乙炔撐大環(huán)分子,其核心取代基的空間位阻對(duì)其界面組裝行為以及分子與基底的相互作用具有顯著影響。在AEM系列分子組裝過程中所發(fā)現(xiàn)的濃度依賴性與以前文獻(xiàn)報(bào)到的情況也有明顯的不同:AEM系列分子的幾種組裝結(jié)構(gòu)在分子排列密度方面并沒有明顯差異,