Transformation of Alkatetrayne Monolayers into Nanoflatcables Studied by Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy and Metastable Atom Electron Spectroscopy
Transformation of Alkatetrayne Monolayers into Nanoflatcables Studied by Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy and Metastable Atom Electron Spectroscopy
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通过紫外光电子能谱和亚稳态原子电子能谱研究烷四炔单分子层向纳米扁平电缆的转化
DOI：
10.1021/acs.jpcc.9b03195
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mazaki Yasuhiro
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sanada Hayato;Asoma Yuichiro;Ozaki Hiroyuki;Endo Osamu;Oike Hideaki;Hasegawa Masashi;Mazaki Yasuhiro
纳米扁平电缆 (NFC) 是一系列全反式 π 共轭链，这些链周期性地与烷基链桥接并以规则的间隔维持。包含交替排列的聚二乙炔和聚乙炔的原型NFC是通过物理吸附并平铺在石墨上的烷四炔分子的光聚合而构建的。将聚合前后的紫外光电子能谱（UPS）和亚稳态原子电子能谱（MAES）与第一性原理计算进行比较，揭示超薄（0.4 nm）薄膜中共价键剧烈重组引起的电子结构转变。与迄今为止报道的相关薄膜不同，由于单体排列的规律性和NFC周期性，在UPS中观察到与计算的态密度良好对应的微小特征，并且对于NFC可以清楚地检测到HOMO（聚乙炔π）带的顶部和HOMO-1（聚二乙炔π）带的顶部，给出3.6 eV的阈值电离势。 MAES 的变化可以通过轨道亲缘性、特定能带的大色散、难以辨别的 NFC π 轨道的 V 形谷效应以及在伪 π 轨道的收缩或膨胀分布中可检测到的相同和不同类型链之间的轨道相互作用/混合来解释。这些发现使我们能够在整个 C 2p 衍生价区中进行详细的能带分配。
Nanoflatcables (NFCs) are an array of all-trans π-conjugated chains periodically bridged with and maintained at regular intervals by alkyl chains. The prototype NFC containing alternately arranged polydiacetylenes and polyacetylenes is constructed by the photopolymerization of alkatetrayne molecules physisorbed and laid flat on graphite. Ultraviolet photoelectron spectra (UPS) and metastable atom electron spectra (MAES) before and after polymerization are compared with the first-principles calculations to reveal transformation in the electronic structure caused by the drastic recombination of covalent bonds in the extrathin (0.4 nm) films. Unlike related films so far reported, minute features corresponding well to the calculated density of states are observed in the UPS owing to regularity in monomer arrangement and NFC periodicity, and the top of the HOMO (polyacetylene π) band and that of the HOMO – 1 (polydiacetylene π) band are detected distinctly for NFC, giving a threshold ionization potential of 3.6 eV. Changes in the MAES are explained by orbital consanguinity, large dispersions for specific bands, V-shape valley effect for indiscernible NFC π orbitals, and orbital interaction/mixing between the same and different type(s) of chains detectable in the deflated or inflated distributions of pseudo-π orbitals. These findings enable us to make detailed band assignments in the whole C 2p-derived valence region.
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