本文關(guān)鍵詞：充電態(tài)調(diào)控的分子馬達(dá)

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【摘要】：掃描隧道顯微鏡(STM)是目前世界上放大本領(lǐng)最強(qiáng)的工具。其成像原理與以往的放大鏡不一樣,它是利用針尖對表面逐行掃描,通過隧道電流成像,從而反映出表面的起伏情況和輪廓,分辨本領(lǐng)可以達(dá)到0.1nm。利用STM掃描時(shí),不僅分辨本領(lǐng)高,而且它還具有對表面無損傷,掃描速度快的優(yōu)點(diǎn)。除此之外,利用STM還可以獲得表面的電子態(tài)密度分布、表面運(yùn)輸?shù)纫恍╇娏餍畔�。本文研究就是借助掃描隧道顯微鏡,對固體表面信息進(jìn)行采集和掃描,以及對納米材料的表征。實(shí)驗(yàn)開始時(shí),將高定向熱解石墨(HOPG)用導(dǎo)電膠粘在銅片上,在90℃左右的環(huán)境中烘烤2-3個(gè)小時(shí),使導(dǎo)電膠凝固,從而固定HOPG。然后再對HOPG進(jìn)行機(jī)械解離,得到干凈的HOPG表面。在超高真空中,通過微漏閥在HOPG表面上長少量乙醇分子,然后放到液氮環(huán)境下進(jìn)行掃面。由于針尖與乙醇分子間的真空和分子與HOPG表面的真空構(gòu)成了一個(gè)雙勢壘隧道結(jié),所以在這種結(jié)構(gòu)中乙醇分子容易受針尖的影響,從而帶上負(fù)電,即充電現(xiàn)象。帶上負(fù)電的乙醇分子會變大變量,在帶電的乙醇分子上采集的I-V譜也表現(xiàn)出了電導(dǎo)“滯后”現(xiàn)象。在這種結(jié)構(gòu)中,乙醇分子團(tuán)簇也會帶電,帶電的分子團(tuán)簇會在其周圍形成一個(gè)非均勻的局域電場,從而對周圍一定距離的極性分子或分子團(tuán)簇產(chǎn)生吸引現(xiàn)象,甚至?xí)車哂幸欢ㄩL度的乙醇分子鏈。有趣的是,當(dāng)這些團(tuán)簇或分子鏈?zhǔn)艿轿耐瑫r(shí),也受到一定的擾動,那么這個(gè)分子團(tuán)簇或者分子鏈就會圍繞帶電的團(tuán)簇轉(zhuǎn)動起來,而團(tuán)簇的轉(zhuǎn)動像行星運(yùn)動那樣,有圓形軌道,也有橢圓軌道；分子鏈的轉(zhuǎn)動則表現(xiàn)出一種馬達(dá)圓盤的形式,形成了超分子馬達(dá)。值得指出的是,這種超分子馬達(dá)與以往的分子馬達(dá)不同。因?yàn)橐酝姆肿玉R達(dá)都是處于液體環(huán)境中的超分子馬達(dá)或者是固體表面上的單分子馬達(dá),而本次發(fā)現(xiàn)的是固體表面的超分子馬達(dá),馬達(dá)的“定子”與“轉(zhuǎn)子”之間是通過靜電吸引的,與以往靠化學(xué)共價(jià)鍵連接不一樣,這種連接方式有利于減小分子馬達(dá)轉(zhuǎn)動的阻力。更有趣的是,這種分子馬達(dá)的動力來源是隧穿電子的驅(qū)動。從分子馬達(dá)采集的I-t譜顯示,隧道電流隨時(shí)間不停地在兩個(gè)值之間跳動,我們通過有關(guān)計(jì)算和統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)一個(gè)隧穿電子從針尖上注入,就意味著分子鏈的一步轉(zhuǎn)動。這說明了,分子馬達(dá)正式在這樣的電子驅(qū)動下保持不斷轉(zhuǎn)動的。這與以往的熱震動不一樣,熱振動是不規(guī)律的,沒有固定的方向,而在電子的驅(qū)動下,分子馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)單向轉(zhuǎn)動,而且在本實(shí)驗(yàn)中也觀察到了這種單向運(yùn)動的分子馬達(dá)。這就為制造分子發(fā)動機(jī)或馬達(dá)提供了一種可行性的依據(jù)和參考。
【關(guān)鍵詞】：掃描隧道顯微鏡 乙醇 氫鍵分子鏈 充電態(tài) 超分子馬達(dá) 轉(zhuǎn)子 靜電吸引
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH742
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 分子自組裝,分子團(tuán)簇與分子馬達(dá)9-13
• 1.1.1 分子自組裝的研究現(xiàn)狀及分子自組裝技術(shù)9-10
• 1.1.2 影響分子自組裝的因素10-11
• 1.1.3 分子團(tuán)簇的研究背景及分子團(tuán)簇的特點(diǎn)11
• 1.1.4 分子馬達(dá)的研究現(xiàn)狀及展望11-13
• 1.2 乙醇分子的分解及其與襯底的作用13
• 1.3 形貌分析與STM13-14
• 1.4 本課題研究的意義14-15
• 參考文獻(xiàn)15-17
• 第二章 實(shí)驗(yàn)技術(shù)及其基本原理17-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器簡介17
• 2.2 超高真空(UHV)的獲得與測量17-21
• 2.3 低溫(LT)技術(shù)21-22
• 2.4 鎖相(PL)技術(shù)22-23
• 2.5 分子束外延(MBE)技術(shù)23-25
• 2.6 掃描隧道顯微鏡(STM)25-32
• 2.6.1 STM的基本原理26
• 2.6.2 STM的基本結(jié)構(gòu)26-29
• 2.6.3 STM的工作模式29-30
• 2.6.4 掃描隧道譜(STS)的基本原理30-32
• 參考文獻(xiàn)32-33
• 第三章 充電態(tài)和氫鍵誘導(dǎo)的超分子轉(zhuǎn)子和馬達(dá)33-46
• 3.1 背景介紹33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33
• 3.3 結(jié)果與討論33-42
• 3.3.1 乙醇分子鏈以及乙醇與HOPG表面的作用33-35
• 3.3.2 乙醇分子或乙醇團(tuán)簇充放電現(xiàn)象35-36
• 3.3.3 充電的乙醇團(tuán)簇吸引附近的分子團(tuán)簇或分子鏈36-42
• 3.4 本課題的研究意義與展望42-44
• 參考文獻(xiàn)44-46
• 第四章 結(jié)論46-47
• 致謝47-48
• 碩士期間論文發(fā)表情況48

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 陳勇,周寧,杜海蓮,馮亞兵,趙玉芬;分子馬達(dá)的研究進(jìn)展[J];大學(xué)化學(xué);2002年01期

2 張思亭;張笑一;;分子自組裝技術(shù)及表征方法[J];貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

3 陳永軍,趙汝光,楊威生;長鏈烷烴和醇在石墨表面吸附的掃描隧道顯微鏡研究[J];物理學(xué)報(bào);2005年01期

4 陳紅雨;姚永才;周小風(fēng);;低溫的獲得與測量[J];物理實(shí)驗(yàn);2013年01期

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本文編號：785102