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酞菁类分子广泛应用于染料、颜料、非线性光学材料、癌症治疗光活性剂、液晶、光化学反应或光电池敏化剂、光信息存储、光电成像和类酶催化剂等。研究酞菁类分子与固体表面的相互作用对于进一步促进其应用具有重要意义。本论文使用超高真空扫描隧道显微镜(STM)研究了酞菁类分子与纳米粒子在固体表面的吸附与组装,主要内容如下:
(1)在超高真空条件下,用STM确定了金红石TiO2(110)表面上存在TiO2(210)微晶面,并研究了酞菁铜(CuPc)在交联TiO2(110)-(1×2)表面与TiO2(210)微晶面的吸附与组装。在交联TiO2(110)-(1×2)表面上的交联位置,分子平躺在表面;在Ti2O3-added垄与其附近区域,CuPc分子斜躺在表面上;高覆盖度时CuPc分子能够形成一维和二维有序组装结构。在TiO2(210)微晶面上,CuPc分子斜躺在无缺陷区域,并能在这些区域形成一维和二维有序组装结构;在有缺陷的大部分区域,分子平躺在表面上,分子平面平行于表面。
(2)用简单的溶液浸泡法在石墨表面上制备了酞菁氧钒(VOPc)分子的自组装单层。这种分子单层对VOPc纳米粒子具有选择吸附作用。实验发现,分子单层上的VOPc纳米粒子的水平方向平均尺寸为4.6nm,标准偏差为10﹪。
(3)在Fe纳米岛修饰的Au(111)-(22×√3)表面上,制备出平均分子个数为1、7与11的有序CuPc纳米粒子阵列。亚分子分辨STM图像表明CuPc倾向于吸附在Au表面上的Fe岛边缘。在Au表面鱼骨状结构拐点连线方向,纳米粒子之间的距离在0~5nm之间可调。当CuPc覆盖度较低时,纳米粒子阵列周围环境是裸露的Au表面;当CuPc覆盖度较高时,纳米粒子阵列周围环境是CuPc分子的组装单层。
(4)用Fe修饰的针尖探测到Au(111)-(22×√3)表面CuPc中的Cu离子。