Ag(111) 上功能化分子的表面自组装：不止于化学直觉
介观与纳米尺度物理
2021-04-28 v3 材料科学
摘要
纳米材料的制备涉及功能分子在无机器表面的自有序过程。为获得特定分子排列，常见策略是给分子装备官能团。然而，仅关注官能团并不能提供全貌。尤其在界面处，支配自有序的过程复杂且涉及多种物理与化学效应，常导致违背化学直觉的结构，正如我们在此以 Ag(111) 上一系列同源醌为例所展示的。从化学直觉可预期，此类具有相同官能化的醌会形成相似 motif。与之形成鲜明对比的是，我们联合理论与实验的研究表明形成了截然不同的结构。利用基于机器学习的结构搜索算法，我们发现这是由于三种拮抗驱动力平衡发生偏移：支配吸附位的吸附质-衬底相互作用、 favoring 紧密堆积的吸附质-吸附质相互作用，以及抑制某些原本能量有利分子排布的空间位阻。理论结构与我们对有机/无机界面的实验表征高度吻合，无论在单位晶胞尺寸还是分子取向方面。通过对所有驱动力的详细考察，我们进一步能够设计功能化分子自组装的设计原则。类似强度的相互作用机制之间非直觉的相互博弈，将继续是功能界面设计中的挑战性方面。我们的理论-实验一致性结合新的物理洞见表明，这些方法现已达到所需的精度。
引用
@article{arxiv.2010.10347,
title = {Surface Self-Assembly of Functionalized Molecules on Ag(111): More Than Just Chemical Intuition},
author = {Andreas Jeindl and Jari Domke and Lukas Hörmann and Falko Sojka and Roman Forker and Torsten Fritz and Oliver T. Hofmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.10347},
year = {2021}
}