基于裂结技术的单分子化学反应研究进展综述

<正>随着单分子尺度电学表征技术的快速发展,单分子电子学的研究已经不再局限于分子电子器件的研究范畴,也成为了单分子尺度化学研究的重要工具。借助单分子尺度电学表征方法,研究人员可以将待测分子体系两端修饰诸如硫醇或者吡啶等锚定基团,通过这些基团与金属电极的相互作     

Molecular beam epitaxy growth of monolayer hexagonal MnTe2 on Si(111) substrate

Monolayer MnTe₂ stabilized as 1T structure has been theoretically predicted to be a two-dimensional (2D) ferromagnetic metal and can be tuned via strain engineering. There is no naturally van der Waals (vdW) layered MnTe₂ bulk, leaving mechanical exfoliation impossible to prepare monolayer MnTe₂. Herein, by means of molecular beam epitaxy (MBE), we successfully prepared monolayer hexagonal MnTe₂ on Si(111) under Te rich condition. Sharp reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and low-energy electron diffraction (LEED) patterns suggest the monolayer is atomically flat without surface reconstruction. The valence state of Mn⁴⁺ and the atom ratio of ([Te]:[Mn]) further confirm the MnTe₂ compound. Scanning tunneling spectroscopy (STS) shows the hexagonal MnTe₂ monolayer is a semiconductor with a large bandgap of ~2.78 eV. The valence-band maximum (VBM) locates at the Γ point, as illustrated by angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES), below which three hole-type bands with parabolic dispersion can be identified. The successful synthesis of monolayer MnTe₂ film provides a new platform to investigate the 2D magnetism.     

前言:表面分子与超分子化学

<正>表面分子组装与反应是表面科学的重要分支.前者的研究对象是分子间靠非共价作用自发形成的有序结构及过程(即自组装),后者则是研究通过表面辅助的化学反应形成共价连接的分子结构及过程.自1991年Juergen P.Rabe教授研究组报道用扫描隧道显微镜(STM)直接观测直链烷烃在高序热解石墨表面的有序排列以来,随着表征手段和技术的不断发展和完善,表面分子自组装在过去近30年间已发展成为一个重要的研究领域.表面的引入使得分子的运动受限,二维的分子自组装既寓于三维体系组装的共性之中,又具有本身的特殊性.与此相比,表面     

基于轴向耦合纳米线异质结实现双色单模激光

正微纳激光作为一种波长或亚波长的相干光源,在高通量生物化学传感、激光显示以及片上光信息传输与处理等诸多领域具有非常重要的应用~(1–3)。目前的多色微纳激光器通常是将不同增益介质集成在同一器件中而实现的~4。然而在这样的器件中往往由于缺少可以适应于多增益区间的模式选择机制,所得到的多色激光器大多以多模式运行。多模式的激光会造成信号的随机波动和伪信号的产生,这也是多色激光应用于各种光子学     

对羟基二联苯诱导的表面金属-有机键断裂

金属-有机杂化结构是表面在位反应过程中常见的中间体. 金属-有机杂化结构中金属-有机键的断裂需要克服较高的活化能垒, 往往会引起一系列竞争副反应以及分子的脱附. 本文利用扫描隧道显微镜研究了 4,4′-二羟基联苯分子在金属表面与预先制备的金属-有机链的作用, 发现其氧端能有效地降低金属有机杂化体系断键的能垒, 使得金属-有机键的断键反应能在较低的温度下进行. 该结果提供了一种调控表面反应中间物的新手段.     

Langmuir-Blodgett单分子膜功能体系的研究(Ⅲ).有序单分子膜内的J-聚体

本文讨论了单分子膜内J-聚体的性质、稳定性以及影响J-聚体形成的因素。实验中发现,制备有序单分子膜时,机械振动是影响J-聚体形成的重要因素;利用分子的电性质,靠外加电场的作用,可以增加J-聚体的成份。载于玻璃载片上单分子膜中的J-聚体在室温下就可以破坏,在低温下能够得以保存。根据J-聚体的能级性质及其在能量转移中的作用,作者认为,J-聚体可以形成激子态,J-聚体内的能量转移是激子转移。     

非接触式原子力显微镜在分子几何结构解析中的应用进展

具有化学键分辨的非接触式原子力显微（nc-AFM）表征展现出了优异的分子结构解析能力,是近十年来显微表征领域里的代表性进展,成为表面分子相关研究的重要工具。本文首先介绍了化学键分辨的非接触式原子力显微镜的核心部件: qPlus传感器,以及实现化学键分辨所必须的针尖修饰技术。围绕该表征方法在分子几何结构成像上的功能,重点介绍了nc-AFM在天然产物结构确定以及表面在位反应研究上的最新进展。     

利用Langmuir-Blodgett技术构筑表面微结构的方法*

由于表面纳/微结构在微电子和生物学等领域有着广泛的应用前景,其构筑方法引起了人们越来越多的关注。目前已经发展出了多种表面纳/微结构的构筑方法,然而在大面积上构筑表面结构仍然是一个非常重要的研究课题。自组装技术作为一种无模板的构筑方法,在这方面发挥了重要作用。本文着重介绍了近年来利用Langmuir-Blodgett（LB）技术在表面图案化中的应用。文中介绍了纳/微米级条带结构、岛状结构及纳米线状结构的构筑方法,其中条带结构的形成方向可以平行或垂直LB膜的转移方向。这些结构的构筑不仅可以用传统的两亲性分子,还可以用纳米粒子和纳米线等作为构筑材料。同时简单介绍了以LB技术构筑的表面纳/微米级结构在不同领域中的应用。     

高催化活性M-BHT(M=Co， Cu)电催化还原CO2为CH4的密度泛函理论研究

具有独特电子结构和丰富催化位点的二维金属有机框架材料是具有高活性的CO₂还原反应的电催化剂. 本文基于密度泛函理论(DFT)计算, 发现单层Co-BHT(BHT=benzenehexathiol, 苯六硫醇)将CO₂还原为CH₄时具有很高的催化活性. 吉布斯自由能变化计算结果表明, 在Co-BHT上将CO₂还原成CH₄的最佳反应路径为CO₂→^*COOH→^*CO→^*CHO→^*CHOH→^*CH→^*CH₂→^*CH₃→CH₄; 整个反应的速度控制步骤为^*CO→^*CHO; 速度控制步骤的吉布斯自由能变化(ΔG_L)为0.66 eV, 比在二维Cu-C₃N₄(ΔG_L=0.75 eV)和传统的Cu(211) 表面(ΔG_L=0.74 eV) 将CO₂还原为CH₄的吉布斯自由能变化都小. 而在单层Cu-BHT表面的反应路径和速度控制步骤 (CO₂→^*COOH)与Co-BHT均不同, 且ΔG_L为0.76 eV. 与Cu-BHT相比, Co-BHT将CO₂还原为CH₄的ΔG_L更低, 这可能归因于Co-BHT的d能带中心高于Cu-BHT, 导致Co-BHT与中间体的相互作用更强.     

基于MX_4结构的配位化合物析氢反应催化性能

具有MX4结构的(M=Fe,Co,Ni,Cu等,X=N,S,Se等)小分子配位化合物及配位聚合物(MX4催化剂),由于其新颖的结构和优异的电催化析氢性能受到研究人员越来越多的关注。本文综述了MX4催化剂的研究进展,其中MX4催化剂活性受金属中心、配位原子、配体的结构以及材料的形貌、尺寸等因素的影响。理论计算有助于分析催化剂中这些因素对催化剂活性的影响,也有助于通过理论模拟,设计更合理的催化剂分子结构。