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石墨烯做为缓冲层对功能分子本征电子结构的研究

 
 

我们研究了石墨烯对于有机分子电子态的影响。研究有机分子的电子态对于研究化学键的特性、化学反应的机理有重要作用。扫描隧道显微镜(STM)以其亚分子级的分辨率对于此项领域的发展产生了重要的推动作用。目前普遍应用的是金属和半导体基底,但由于其表面强烈的电子气和悬挂键使分子的电子态产生畸变,严重阻碍了对分子本征性质的探测。为了克服这个缺陷,添加缓冲层的方法被提出。文献报道的常用的缓冲层主要有氧化物层(如Al2O3)、氯化物层(如NaCl)、有机分子层等。但这些缓冲层都有其局限,如氧化物层只能制备出十几个纳米大小的尺寸,并且有高密度的缺陷;氯化物层和有机分

 

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图. 左图为钌表面外延生长的石墨烯表面的吸附分钟的分子轨道STM图像。

图为文章出现在该期封面。

 
子层不能暴露于高温和水溶液环境。这些局限严重制约了缓冲层的广泛应用。我们的研究表明在钌表面外延生长的石墨烯是一种优良的缓冲层。实验中我们将PTCDA、Pentacene、C60三种分子通过热蒸发的方法沉积到样品表面,通过STM表征,获得了清晰的分子轨道的图像。通过与理论计算的自由分子的轨道相比较,我们发现获得的是本征的分子轨道的图像,明确表明有机分子与石墨烯之间没有的明显相互作用和轨道杂化,石墨烯起到了屏蔽钌单晶电子气的缓冲层的作用。并且我们的缓冲层与先前使用的缓冲层相比有很多优点。其可以外延生长到厘米量级并且只有很少的缺陷;另外还可以应用于高温和水溶液的环境。从而极大的推动了缓冲层使用的广泛性和普适性。由于我们这项研究的重要性,被应用物理快报接受并作为封面文章报道(Applied Physics Letters 99, 153101 (2011))。
     

 

 
     

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