Controlled Activation of Substrate Templating in Molecular Self-Assembly by Deprotonation
Controlled Activation of Substrate Templating in Molecular Self-Assembly by Deprotonation
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通过去质子化控制分子自组装中底物模板的激活
DOI：
10.1021/jp408664n
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发表时间：
2013
影响因子：
3.7
通讯作者：
Angelika Kühnle
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Markus Kittelmann;Markus Nimmrich;Julia L. Neff;Philipp Rahe;Wojciech Gren;Xavier Bouju;André Gourdon;Angelika Kühnle
有机分子模板组装是一种很有前途的方法，可以在分子尺度上控制表面上制造功能纳米结构。通过调节分子间和分子表面相互作用的微妙平衡，使用底物模板来控制吸附质的生长，可以创造出丰富多样的分子结构。然而，在绝缘表面上，由于相对较弱的分子-表面相互作用，表面模板在很大程度上是不存在的。在这里，我们展示了通过控制吸附分子在退火后的去质子化，在块状绝缘体上的分子自组装中激活底物模板。在室温下，4-碘苯甲酸沉积在方解石的自然解理面上，观察到较高的分子迁移率，表明扩散屏障很小。分子岛仅在台阶边缘有核。这些岛屿与下面的基材没有可比性，清楚地表明缺乏表面模板。在对底物退火后，分子经历从质子化到去质子化状态的转变。在去质子化状态下，分子采用明确的吸附位置，导致明显不同的底物模板分子结构，在室温下稳定。因此，我们的工作证明了在退火过程中通过改变分子-表面相互作用来控制基底模板的激活。
Templated assembly of organic molecules constitutes a promising approach for fabricating functional nanostructures at surfaces with molecular-scale control. Using the substrate template for steering the adsorbate growth enables creating a rich variety of molecular structures by tuning the subtle balance of intermolecular and molecule–surface interactions. On insulating surfaces, however, surface templating is largely absent due to the comparatively weak molecule–surface interactions compared to metallic substrates. Here, we demonstrate the activation of substrate templating in molecular self-assembly on a bulk insulator by controlled deprotonation of the adsorbed molecules upon annealing. Upon deposition of 4-iodobenzoic acid onto the natural cleavage plane of calcite held at room temperature, high molecular mobility is observed, indicating a small diffusion barrier. Molecular islands only nucleate at step edges. These islands show no commensurability with the underlying substrate, clearly indicating the absence of surface templating. Upon annealing the substrate, the molecules undergo a transition from the protonated to the deprotonated state. In the deprotonated state, the molecules adopt a well-defined adsorption position, resulting in a distinctly different, substrate-templated molecular structure that is stable at room temperature. Our work, thus, demonstrates the controlled activation of substrate templating by changing the molecule–surface interaction upon annealing.
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