Cx-x стм-дослідження самовпорядкованих моношарів діарилетенів з ефектом фотоперемикання на поверхні Au(111)

Увага!!!Назвафайлутезповинна відповідатиіменідоповідачалатиницею Cx-XСТМ-дослідження самовпорядкованих моношарів діарилетенів з ефектом фотоперемикання на поверхні Au(111). C. В.Снегір 1,2, О. О. Марченко 3*, Pei Yu 4, F. Maurel5, O. Л. Капітанчук 6, S. Mazerat 4, M. Lepeltier 4 , A. Léaustic 4 and Emmanuelle Lacaze 1.1 Institut des NanoSciences de Paris (INSP), CNRS, Université Pierre et Marie Curie-Paris06, 4 place Jussieu, Париж, Франція2 Інститут хімії поверхні ім.О.О. Чуйка НАН України, Київ, Україна3 Інститут фізики НАН України, Київ, Україна4 Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay, UMR 8182, Université Paris Sud 11, Орсе, Франція5 Univ Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, ITODYS, UMR CNRS 7086, Париж, Франція6 Інститут теоретичної фізики ім. Боголюбова НАН України, Київ, Україна Одним із перспективних напрямів по створенню запам’ятовувальних пристроїв із надвисоким ступенем інтеграції полягає в поєднанні фоточутливих органічних матеріалів та неорганічних носіїв. Для цього органічний моно шар повинен виявляти схильність до фото- або польового оборотного перемикання і бути термічно стабільним. Серед існуючих фотоактивних органічних молекул (ротаксани, нафталоцеаніни, азобензени, та ін.) діарилетени із властивістю оборотного фото-перемикання між двома ізомерними формами (відкритою та закритою) є одними із найперспективніших. В даній роботі вперше синтезовані і досліджені функціоналізовані n-гексантіолом діарилетени на основі тіазолу (рис 1а). Наявність в молекулі ланцюга n-гексантіолу забезпечувала можливість хімічної адсорбції молекул на поверхні золота. В розчинах органічних розчинників молекули виявляли оборотне фото перемикання під дією ультрафіолетового (УФ) або видимого світла. Для дослідження фотоперемикання молекул в упорядкованій плівці розчин із концентрацією 10-7 М наносився на атомно-гладку поверхню Au(111). Методом сканувальної тунельної мікроскопії (СТМ) було встановлено, що молекули формують впорядковані моно шари в обох ізомерних формах, а також виявлено ефект оборотного фото-перемикання та перемикання під дією електричного поля, прикладеного між поверхнею та вістрям СТМ. Рисунок 1. Схематичне зображення двох ізомерних форм діарилетенів: зліва – відкрита форма; з права – закрита – (а). СТМ зображення 423 структури моношарів діарилетену у відкритій (б) та закритій (с) ізомерних формах. Наявність витравлених на поверхні Au(111) вакансій глибиною ~2.4 Å (характерна для тіолмістких молекул так звана «pit-like structure») свідчила про хімічну активність молекул по відношенню до золота. СТМ виявив впорядковану структуру із чітко визначеними молекулярними рядами, що направлені в двох взаємно перпендикулярних напрямах (Рис.1б,с). З урахуванням періодів гратки золота вздовж кристалографічних напрямків та було встановлено, що структура моношару сумірна з поверхнею Au(111) і відповідає структурі 423. Суттєво, що структура 423 характерна для моношарів кожної з ізомерних форм, але може трансформуватись в суперструктуру в залежності від ізомерного стану молекул в адсорбованому моношарі. Переходи молекул з замкненого в розімкнений стан (і навпаки) під дією тунельного струму або напруги на проміжку супроводжуються сильною чутливістю СТМ контрасту (Рис 1б,с). Зважаючи на суттєву різницю між електронними π-системи відкритої і закритої форми, така чутливість була очікуваною. В роботі також було продемонстровано ефект перемикання молекул під дією зовнішнього УФ-опромінення та тунельної напруги. На підставі отриманих даних та з урахування DFT-розрахунків запропоновано модель пакування молекул в упорядкованому моношарі.112>110>