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谢尔宾斯基三角分形结构的STM研究
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京大学电子系,纳米器件物理与化学教育部重点实验室,北京100871, [2]北京大学(天津滨海)新一代信息技术研究院,天津300457, [3]北京大学化学与分子工程学院,北京分子科学国家实验室,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(21522301,21373020,21403008,61321001,21433011,21133001,913000002),国家重点基础研究发展规划项目(973)(2014CB239302,2013CB033404,2011cB808702)及高等学校博士学科点专项科研基金(20130001110029)资助
中文摘要:

分形结构因其特殊的数学和美学意义受到科学家们长期以来的广泛关注。化学家更是试图利用共价键和配位键等来合成各类分子分形结构,但由于溶解性的限制,始终无法实现高级别、无缺陷的分子分形结构的构筑。最近我们采用超高真空表面制备方法,成功获得了基于卤键与配位键的谢尔宾斯基三角分形结构,并使用扫描隧道显微镜(STM)对其生长机制进行了研究。4,4′′′-二溴-1,1′:3′,1′′:4′′,1′′′-四联苯分子在Ag(111)表面通过自组装形成了一系列无缺陷卤键分形结构。由于卤键作用较弱,该结构只能稳定在液氮温度以下。在Au(111)表面共沉积4,4′′-二氰基-1,1′:3′,1′′-三联苯分子与铁原子可以制备出更稳定的配位分形结构。密度泛函理论计算揭示了分形结构的成像机制。蒙特卡洛计算表明,表面三节点的形成对谢尔宾斯基三角分形结构的生长具有重要意义。

英文摘要:

Self-similar fractals have been extensively investigated because of their importance in mathematics and aesthetics. Chemists have attempted to synthesize various molecular fractal structures through sophisticated design. But because of poor solubility, synthesis of defect-free fractals with large sizes in solution usually proves difficult. Recently, we reported the formation of extended and defect-free Sierpirnski triangle fractals by halogen or coordination bonds on surfaces under ultrahigh vacuum conditions. Their growth mechanism has been systematically studied by scanning tunneling microscopy. Using 4,4′′′-dibromo- 1,1′:3′,1′′:4′′,1′′′-quaterphenyl molecules, a series of Sierpir~ski triangles were successfully prepared on Ag(111 ) through self-assembly. A slow cooling rate is crucial for growing fractals of higher order. These fractals are only observed below liquid-nitrogen temperature because of the weak interactions in halogen bonds. More stable metal-organic Sierpirnski triangles were fabricated by depositing 4,4′′-dicyano-1,1′:3′,1′′-terphenyl molecules and Fe atoms on Au(111) and annealing at around 100℃ for 10 min. The fractals are stabilized through coordination interaction between Fe atoms and N atoms in molecules. Density functional theory calculations revealed their imaging mechanism. Monte Carlo simulations displayed the formation process of surface-supported fractal structures. Three-fold nodes are believed to dominate the structure formation of Sierpirnski triangles.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781