石墨烯納米帶（GNRs）由于其在環(huán)境條件下的優(yōu)異穩(wěn)定性而顯示出良好的電子和光學(xué)性能，并且是用于納米級(jí)電子器件的合適材料。10，10′-二溴-9，9′-雙蒽（DBBA）已被證明是表面合成GNRs的合適前體，因?yàn)樗诮饘俦砻嫔媳憩F(xiàn)出多種溫度輔助反應(yīng)，如脫鹵、脫溴或Ullman偶聯(lián)。本文使用DBBA在寬溫度范圍（170–750 K）內(nèi)進(jìn)行了徹底的研究，并通過(guò)利用X射線光電子能譜（XPS）和紫外光電子譜（UPS）跟蹤了Au（111）、Ag（111）和Cu（111）襯底上7-石墨烯納米帶（7-GNR）的形成過(guò)程。反應(yīng)途徑表現(xiàn)出對(duì)襯底反應(yīng)性的強(qiáng)烈依賴性：在Au（111）上，反應(yīng)需要退火，并且在560K下形成7-GNR；在Ag（111）上，脫溴在400K發(fā)生，7-GNR在695K實(shí)現(xiàn)；在Cu（111）上，界面處的強(qiáng)大化學(xué)相互作用導(dǎo)致沉積時(shí)（在170K下）脫溴，并在750K下形成最終產(chǎn)物。總之，本文證明DBBA是GNRs的有價(jià)值的前體，而金屬襯底對(duì)影響有機(jī)材料的生長(zhǎng)行為起著至關(guān)重要的作用。
圖1.（a） DBBA的化學(xué)結(jié)構(gòu)，（b）前體單體的部分脫溴，（c）聚合的分子鏈，和（d）7-石墨烯納米帶（7-GNR）。不同的顏色顯示不同的原子種類：溴原子呈紅色；與氫原子連接的碳原子被著色為綠色；芳香環(huán)中僅與其他碳原子連接的碳原子被著色為藍(lán)色；并且與溴原子沒(méi)有連接的碳原子被著色為淡藍(lán)色。
圖2. 在（a）Au（111）、（b）Ag（111和（c）Cu（111）上，DBBA薄膜的UPS價(jià)帶和二次電子區(qū)隨著標(biāo)稱厚度的增加。（d）Au（111）、（e）Ag（111）和（f）Cu（111）上4、16和96Å（多層）DBBA薄膜的C1s核心能級(jí)的XPS光譜。顏色代碼改編自圖1。
圖3.（a） DBBA的化學(xué)結(jié)構(gòu)和可能的表面結(jié)構(gòu)。（b）Au（111）、（C）Ag（111和（d）Cu（111）上的有機(jī)薄膜的C1s核能級(jí)光譜。DBBA沉積在保持在170K的襯底上[200K用于Au（111）]。
圖4. DBBA及其衍生物在不同溫度下在（a）Au（111）、（b）Ag（11）和（c）Cu（111）襯底上的UPS數(shù)據(jù)；左側(cè)的價(jià)帶光譜和右側(cè)的SECO區(qū)域。包括清潔金屬基底光譜（黑色曲線）以進(jìn)行比較。
圖5.（a）Au（111）、（b）Ag（111和（C）Cu（111）上的有機(jī)薄膜的溫度依賴性真空能級(jí)偏移和C1s核能級(jí)偏移。VL位移和C1s核心能級(jí)位移都是根據(jù)最低溫度得到的。化學(xué)結(jié)構(gòu)被插入，如從UPS和XPS數(shù)據(jù)在相應(yīng)溫度附近獲得的。
相關(guān)研究成果由蘇州大學(xué)Qi Wang等人2023年發(fā)表在The Journal of Physical Chemistry C (鏈接: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c03194)上。原文：On-Surface Synthesis of Graphene Nanoribbons: Photoelectron Spectroscopy Reveals Impact of Substrate Reactivity。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
