【摘要】：納米結(jié)構(gòu)是指基于納米級材料單元的新系統(tǒng),它的合成與組裝是將納米粒子、納米線、納米管等,以某種方式將其組裝以實現(xiàn)所需的性能,其在整個納米科技中意義重大,是整個納米科學(xué)和技術(shù)的基礎(chǔ)。本論文主要研究了基于單原子、單分子組裝法來構(gòu)建納米結(jié)構(gòu),通過單分子、單原子操縱與表面輔助化學(xué)合成的方式實現(xiàn)了特定功能納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。以下為本論文的主要研究成果:1、使用掃描隧道顯微鏡(STM)在超高真空環(huán)境實現(xiàn)了對吸附在硅(111)-(7×7)表面上銀原子的可重復(fù)、可逆操控。建立了利用掃描隧道顯微鏡(STM)針尖準確提取表面的單個銀原子并將該銀原子放置在重建表面上的指定位置的技術(shù)路線。通過優(yōu)化參數(shù),獲得了最佳的操縱條件,實現(xiàn)了精準原子數(shù)的銀團簇納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑。給予所建立的操作路線,設(shè)計并構(gòu)造出了一個簡單的信息動態(tài)存儲結(jié)構(gòu),通過STM尖端在Si表面上構(gòu)建不同尺寸的“團簇-原子”納米結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)納米尺寸的信息寫入,并且通過拆解團簇還可進行信息的擦除。研究了銀原子團簇對最近鄰位置的單個銀原子的吸附結(jié)構(gòu)及運動行為的調(diào)控,發(fā)現(xiàn)銀團簇對單個銀原子有長程的庫倫排斥。2、在超高真空環(huán)境下,利用掃描隧道顯微鏡在低溫環(huán)境(77K)下實現(xiàn)對富勒烯分子(C_(60))的可重復(fù)操控;系統(tǒng)研究分子操縱與電流、電壓、針尖距離、操縱時間等因素之間的關(guān)系,獲得了最佳的操縱條件,實現(xiàn)了可控、可逆操縱;此外,將Si(111)表面的單個富勒烯分子吸附于STM針尖末端后放置于Si表面有層錯缺陷半單胞的中心位置,通過多次成功的操縱,統(tǒng)計得到半單胞的中心位點與目標分子中心位點之間的方均根誤差不超過1?,證明了在硅(111)重構(gòu)表面可實現(xiàn)原子級精度分子的操縱。利用STM垂直操縱,在無堆砌缺陷半單胞的中心與角洞位點也實現(xiàn)了原子級的單分子操縱。通過針尖的垂直操縱將十個C_(60)分子依次相鄰地放置在硅(111)表面的角孔處,并且在分子尺度上構(gòu)建了雙柱分子算盤。通過操作STM針尖“拾取”并“放下”算盤珠(C_(60)分子)可實現(xiàn)簡單數(shù)學(xué)計算。原則上,可以在兩位數(shù)內(nèi)實現(xiàn)任意加法和減法運算。此外,通過針尖將Si表面的C_(60)分子“拎起”后可釋放在一微米外的目標位置,首次實現(xiàn)了微米級別的有機大分子搬運,為將來在宏觀范圍內(nèi)組裝功能性的分子納米結(jié)構(gòu)提供了可行性。3、采用表面化學(xué)合成法在銅(111)單晶表面,通過熱解1,1'-二茂鐵二羧酸分子制備了三角形石墨烯量子點結(jié)構(gòu)。通過掃描隧道譜直接測量了該類三角形石墨烯量子點的局域電子態(tài)密度,揭示了非磁性局域邊界態(tài)的出現(xiàn),其幅度表現(xiàn)為向石墨烯量子點的內(nèi)部衰減。成功觀察到邊界態(tài)的非磁性能量劈裂隨著石墨烯量子點的尺寸減少而增加的現(xiàn)象,結(jié)合匹配了密度泛函理論計算,揭示了石墨烯與襯底的雜化效應(yīng)對非磁性邊界態(tài)的影響。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1;O641.3
【圖文】：

第 1 章 緒論.2.2.2 表面化學(xué)反應(yīng)合成化學(xué)反應(yīng)合成是一種典型的自下而上的自組裝方法，通過某些化學(xué)反子和原子中制備特定的納米材料。與傳統(tǒng)溶液中的化學(xué)反應(yīng)相比，固體生的化學(xué)反應(yīng)一直是研究的焦點。因為固體表面作為一個模板可以將化限制在 2D 空間，而且沒有溶劑的存在，反應(yīng)溫度的范圍可以更大，觀察并操縱反應(yīng)的進行。

第 1 章 緒論 TPP 分子末端未被溴原子修飾，就不會形成共價超分子結(jié)構(gòu)。2010 年，Mullen 研究組制備了不同形狀與寬度的石墨烯納米帶，即把分 10,10'-二溴-9,9'-二蒽分子沉積在 Au(111)表面上，并在退火時誘導(dǎo)經(jīng)ann 反應(yīng)。再將其退火至 400℃進行脫氫環(huán)化，形成扶手椅型石墨烯納米2013 年，Studer 等人利用表面受限的格拉澤偶聯(lián)反應(yīng)高效構(gòu)建了線形聚這在溶液反應(yīng)中是不會實現(xiàn)的[28]。Otero 等人利 STM、XPS(X-oelectron spectroscopy)在超高真空條件下，把分子前體沉積在 Pt(111)表退火至 750K 后，分子前體從三角形分子轉(zhuǎn)變?yōu)閳A形分子，如圖 1.3 所示烯最終通過聚芳烴(C60H30)分子的脫氫環(huán)化過程形成[29]。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙鐵均,朱貽安,李平,戴迎春,袁渭康,Anders Holmen;催化劑活性組成對納米碳纖維產(chǎn)率和微結(jié)構(gòu)的影響[J];催化學(xué)報;2004年10期

2 姬海寧,張懷武;納米碳管的研究與發(fā)展[J];磁性材料及器件;2001年04期

本文編號：2739424