金屬酞菁化合物（MePc）及其衍生物由于具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，且隨著中心金屬種類(lèi)的不同而具有不同的光電學(xué)性質(zhì)，使其在分子光電傳感器方面的應(yīng)用研究越來(lái)越廣泛。而作為分子傳感器的關(guān)鍵部分之一，金屬酞菁化合物薄膜中分子的空間排列結(jié)構(gòu)則直接影響著傳感器的性能，因此研究MePc在固體基底表面分子的空間排列，實(shí)現(xiàn)薄膜中分子空間排列的可控性對(duì)分子傳感器的發(fā)展有著重要的意義。
中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室科研人員利用掃描隧道顯微術(shù)（STM）研究了八辛氧基銅酞菁分子（CuPcOC8）在高定向裂解石墨（HOPG）表面的自組裝結(jié)構(gòu)并分析了溫度對(duì)組裝結(jié)構(gòu)的影響。室溫下CuPcOC8分子在HOPG表面可以同時(shí)形成分子密度較低的四次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和分子密度較高的六次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。通過(guò)提高分子自組裝時(shí)的溫度或?qū)κ覝叵陆M裝好的分子層進(jìn)行退火處理，觀察到了四次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)向六次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)在不同條件下獲得的分子組裝層的STM圖像中四次對(duì)稱(chēng)和六次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)所占面積比例的統(tǒng)計(jì)分析，揭示了CuPcOC8分子在HOPG表面的兩種組裝結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制和大氣環(huán)境下這種銅酞菁分子組裝結(jié)構(gòu)的可調(diào)性。四次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和六次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)之間存在著一個(gè)動(dòng)力學(xué)能壘，六次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)是熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而四次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)是熱力學(xué)不穩(wěn)定但動(dòng)力學(xué)有利的結(jié)構(gòu)。因此通過(guò)選擇合適的溫度條件就可以獲得組裝結(jié)構(gòu)均為六次對(duì)稱(chēng)的大范圍均勻一致的分子自組裝膜。這一研究對(duì)金屬酞菁化合物在分子傳感器方面的應(yīng)用有著重要的意義。
該研究成果已發(fā)表在RSC Adv., 2014, 4 (39), 20256 – 20261上，相關(guān)研究工作得到了中科院“百人計(jì)劃”、中科院“西部之光”、國(guó)家自然科學(xué)基金、新疆維吾爾自治區(qū)青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程等項(xiàng)目資助。
CuPcOC8分子在HOPG表面形成的四次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)向六次對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變機(jī)制的STM研究
