Influence of Structural Dynamics on the Kinetics of Atomic Hydrogen Reactivity with Low-Temperature Alkanethiolate Self-Assembled Monolayers
Influence of Structural Dynamics on the Kinetics of Atomic Hydrogen Reactivity with Low-Temperature Alkanethiolate Self-Assembled Monolayers
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结构动力学对低温链烷硫醇自组装单层原子氢反应动力学的影响
DOI：
10.1021/acs.jpcc.1c07487
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sibener, S. J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Brown, Sarah;Sayler, Jeffrey D.;Sibener, S. J.
本研究探讨了表面温度对烷硫醇自组装单层 (SAM) 与原子氢 (H) 反应性的影响，以及温度和烷硫醇链长度的综合影响如何改变反应结果。这是通过使用超高真空扫描隧道显微镜 (UHV-STM) 监测整个反应过程中单层的时空演化来实现的。我们发现随着温度的降低，烷硫醇 SAM 与原子 H 的反应速率单调降低。此外，低温反应的动力学曲线与室温下的动力学曲线不同，表明单层内的结构和动力学波动影响反应性。链长也被认为显着影响底物温度降低时的反应性，较长的链烷硫醇比较短的链烷硫醇反应更慢。最后，我们观察到 SAM 在暴露于原子 H 后发生独特的表面重排，包括密堆积硫醇域组织的变化以及在高温下未观察到的金吸附原子岛的演变。总体而言，这项工作提供了定量和纳米级的见解，以了解基质温度如何影响硫醇盐单层的结构动力学以及这些波动如何影响化学反应性。
This study examines the impact of surface temperature on alkanethiolate self-assembled monolayer (SAM) reactivity with atomic hydrogen (H) as well as how the combined effects of temperature and alkanethiol chain length alter the reaction outcome. This is achieved using ultrahigh vacuum scanning tunneling microscopy (UHV-STM) to monitor the spatiotemporal evolution of the monolayer throughout the reaction. We find that with decreasing temperature, the reaction rate of alkanethiol SAMs with atomic H decreases monotonically. Furthermore, the kinetic profile of the low-temperature reaction differs from that at room temperature, indicating structural and dynamical fluctuations within the monolayer that influence reactivity. Chain length is also seen to significantly affect reactivity at reduced substrate temperature, with longer alkanethiols reacting more slowly than shorter ones. Finally, we observe a unique surface rearrangement of the SAM upon exposure to atomic H, including changes in the organization of close-packed thiol domains and the evolution of gold adatom islands not observed at elevated temperatures. Overall, this work provides both quantitative and nanoscopic insight into how substrate temperature influences the structural dynamics of thiolate monolayers and how these fluctuations influence chemical reactivity.
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DOI：
--
发表时间：
1995
期刊：
影响因子：
--
作者：
G. N. Robinson;A. Freedman;R. Graham
通讯作者：
R. Graham
影响因子：
3.9
作者：
Poirier, GE;Fitts, WP;White, JM
通讯作者：
White, JM
原子氢对烷硫醇自组装单层的修饰：烷基链长度的影响
影响因子：
3.7
作者：
J. Gorham;Billy Smith;D. Fairbrother
通讯作者：
D. Fairbrother
Au(111) 上烷硫醇的原子氢反应：高温下的相变
DOI：
10.1021/acs.jpcc.9b10914
发表时间：
2020
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
--
作者：
Turner, David A.;Schalk, Catlin N.;Kandel, S. Alex
通讯作者：
Kandel, S. Alex
烷硫醇自组装单分子层与原子氢的链长依赖性反应性
DOI：
10.1021/acs.jpcc.9b06809
发表时间：
2019
期刊：
The Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
--
作者：
Sayler, Jeffrey D.;Brown, Sarah;Sibener, S. J.
通讯作者：
Sibener, S. J.