跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.201.97.224) 您好!臺灣時間:2024/04/14 18:46
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:陳以文
論文名稱:利用掃瞄探針顯微術研究吡啶胺多核金屬串與苯環-呋喃寡聚物的單分子導電性質
論文名稱(外文):SPM Studies of Single Molecular Conductance of Metal Strings with Oligo-α-Pyridylamine Ligands and Benzene-Furan Oligoaryls
指導教授:陶雨台陳俊顯陳俊顯引用關係
學位類別:博士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:掃瞄探針顯微術金屬串苯環-呋喃寡聚物測量單分子導電能力
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:318
  • 評分評分:
  • 下載下載:25
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
本論文工作著重於單分子導電值的量測,並探究分子結構對電性之影響因素。主要的研究方法為掃瞄式探針顯微術(scanning probe microscopy)包括掃瞄式穿隧顯微術(STM, scanning tunneling microscopy)、導電原子力顯微術(conductive atomic force microscopy)以及使用STM建構出兩電極間隙為單分子尺度的方法(STM break junction)。本研究工作所探討的分子可粗分為剛性的金屬串(結構見圖2-1)與非剛性之有機線型分子(結構見圖3-1)。前者是以四個呈螺旋狀結構的吡啶胺配位基將三、五、七核之金屬原子架在分子中心,形成一維之金屬串。所探討的金屬中心為鎳、鈷、鉻,其金屬原子間之鍵數分別是0、0.5、1.5,定性與定量的結果都顯示金屬原子間之鍵數與該分子的導電能力呈現正相關。五核與七核之鉻金屬串的表現出兩種導電性質,可以解釋為電子雲的分佈是定域與非定域於鉻原子之間的兩種結構。第二類的分子是兩端含硫醇官能基的苯環–呋喃寡聚物(furan oligoaryls),除了研究製成具備晶格排列單層膜的方法,本論文以STM break junction觀察到苯環–呋喃寡聚物導電值的大小與構形的變化有關。也證明了頭基與苯環–呋喃混成程度若增加會降低頭基與電極之間的接觸導電值。
The effect of molecular structure on single molecular conductance is studied by STM (scanning tunneling microscopy), c-AFM (conductive atomic force microscopy), and the repeated formation of single molecular junctions (STM break junction). The target molecules are rigid metal strings (Figure 2-1) and somewhat flexible furan oligoaryls (Figure 3-1). For the former, those metal strings have linear metal-atom chains which are helically wrapped by four all-syn oligo-a-pyridylamine ligands (L) to form strings of [MnL4(NCS)2] (Mn = Cr3, Co3, Ni3, Cr5, Co5, Ni5, and Cr7). The metal-metal bond orders for strings of nickel, cobalt, and chromium cores are, respectively, 0, 0.5, and 1.5 which correlate well qualitatively and quantitatively with their relative conductance. Penta- and heptachromium strings exhibit two types of conductance, ascribed to conformations of symmetric and alternating Cr-Cr bond lengths.
We manifest the effect of conformation on single-molecule conductance by relatively flexible furan oligoaryls with 6~18 conjugated double bonds. Also demonstrated is that the resistance at the molecule-electrode contact, instead of being a constant, is affected by the hybridization degree of the benzenedimethanethiol headgroup with the p-conjugated backbone.
總目錄
第一章 硫醇分子在金表面上的單分子電性的測量 1
(一)、前言與背景介紹 1
(二)、文獻中量測單分子導電性質的方法 2
(三)、整理文獻中影響單分子導電能力的因素 12
3-1、電極與分子的接觸對導電值的影響 12
3-2、分子的種類對導電值的影響 13
3-3、構形轉動對分子導電能力的影響 14
(四)、本論文之研究目的 22
第二章 金屬串錯合物的導電性質以及開關性質的研究 23
(一)、金屬串錯合物簡介 23
(二)、實驗藥品及器材 30
2-1、藥品及耗材 30
2-2、實驗器材與儀器設備 33
2-3、鍍金膜探針的製作步驟 34
2-4、實驗步驟 35
2-4-1、c-AFM測量金屬串分子的實驗步驟 35
2-4-2、STM break junction測量金屬串分子的實驗步驟 37
2-4-2-1、溶液系統的組裝 37
2-4-2-2、STM探針的製作 38
2-4-2-3、測量的步驟 39
2-5、軟體操作步驟 40
(三)、研究結果與討論 42
3-1、以c-AFM測量金屬串分子導電性質的研究 42
3-2、五核鉻金屬串開關性質的討論 53
3-3、溫度影響五核鉻金屬串的兩種導電性值變化的討論 56
3-4、STM break junction測量金屬串分子導電性質 57
3-5、以配位基改變五核鎳的鍵序並探討鍵序對導電值的影響 61
(四)、本章結論 63
第三章 苯環–呋喃寡聚物構形變化對分子導電能力的研究 65
(一)、苯環–呋喃寡聚物的簡介 65
(二)、實驗部分 68
(三)、測量苯環–呋喃寡聚物導電性質的實驗步驟 68
(四)、研究結果與討論 68
4-1、苯環–呋喃寡聚物單分子導電性質的測量結果 70
4-2、討論苯環–呋喃寡聚物的導電衰減常數值與接觸電阻值 75
4-3、以Simmons模型討論苯環–呋喃寡聚物導電衰減常數值 76
(五)、本章結論 79
第四章 總結 80
第五章 附錄:苯環–呋喃寡聚物在金(111)表面成膜方法的研究 81
第六章 參考文獻 92
第六章 參考文獻
(1) Gimzewski, J. K.; Joachim, C. Science 1999, 283, 1683.
(2) Williams, T. T.; Odom, D. T.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9048.
(3) Kelley, S. O.; Barton, J. K. Science 1999, 283, 375.
(4) Donhauser, Z. J.; Mantooth, B. A.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Monnell, J. D.; Stapleton, J. J.; Price, D. W., Jr.; Rawlett, A. M.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 2001, 292, 2303.
(5) He, J.; Chen, F.; Li, J.; Sankey, O. F.; Terazono, Y.; Herrero, C.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Lindsay, S. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1384.
(6) He, J.; Sankey, O.; Lee, M.; Tao, N.; Li, X.; Lindsay, S. M. Faraday Discuss. 2006, 131, 145.
(7) Venkataraman, L.; Klare, J. E.; Nukolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nature 2006, 442, 904.
(8) Schull, T. L.; Kushmerick, J. G.; Patterson, C. H.; George, C.; Moore, M. H.; Pollack, S. K.; shashidhar, R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3202.
(9) Xu, B.; Tao, N. J. Science 2003, 301, 1221.
(10) Xiao, X.; Xu, B.; Tao, N. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 6148.
(11) Haiss, W.; van Zalinge, H.; Bethell, D.; Ulstrup, J.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J. Faraday Discuss. 2006, 131, 253.
(12) Ishizuka, K.; Suzuki, M.; Fujii, S.; Takayama, Y.; Sato, F.; Fujihira, M. Jpn. J. Appl. Phys. 2006, 45, 2037.
(13) Chidsey, C. E. D. Science 1991, 251, 919.
(14) Kramer, S.; Fuierer, R. R.; Gorman, C. B. Chem. Rev. 2003, 103, 4367.
(15) Love, J. C.; Estroff, L. A.; Kriebel, J. K.; Nuzzo, R. G.; Whitesides, G. M. Chem. Rev. 2005, 105, 1103.
(16) Poirier, G. E. Chem. Rev. 1997, 97, 1117.
(17) Ulman, A. Chem. Rev. 1996, 96, 1533.
(18) Rawlett, A. M.; Hopson, T. J.; Nagahara, L. A.; Tsui, R. K.; Ramachandran, G. K.; Lindsay, S. M. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3043.
(19) Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Harris, G.; Lindsay, S. M. Science 2001, 294, 571.
(20) Cygan, M. T.; Dunbar, T. D.; Arnold, J. J.; Bumm, L. A.; Shedlock, N. F.; Burgin, T. P.; Jones, L., II; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2721.
(21) Bumm, L. A.; Arnold, J. J.; Cygen, M. T.; Dunbar, T. D.; Burgin, T. P.; Jones, L.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. Science 1996, 271, 1705.
(22) Dunbar, T. D.; Cygan, M. T.; Bumm, L. A.; McCarty, G. S.; Burgin, T. P.; Reinerth, W. A.; Jone, L., II; Jackiw, J. J.; Tour, J. M.; Weiss, P. S.; Allara, D. L. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4880.
(23) Lewis, P. A.; Smith, R. K.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Reed, S. M.; Clegg, R. S.; Gunderson, J. D.; Hutchison, J. E.; Weiss, P. S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10630.
(24) Smith, R. K.; Reed, S. M.; Lewis, P. A.; Monnell, J. D.; Clegg, R. S.; Kelly, K. F.; Bumm, L. A.; Hutchison, J. E.; Weiss, P. S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 105, 1119.
(25) Leatherman, G.; Durantini, E. N.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Stone, S.; Zhou, Z.; Rez, P.; Liu, Y. Z.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4006.
(26) Dorogi, M.; Gomez, J.; Osifchin, R.; Andres, R. P.; Reifenberger, R. Phys. Rev. B 1995, 52, 9071.
(27) Andres, R. P.; Bein, T.; Dorogi, M.; Feng, S.; Henderson, J. I.; Kubiak, C. P.; Mahoney, W.; Osifchin, R. G.; Reifenberger, R. Science 1996, 272, 1323.
(28) Wakamatsu, S.; Akiba, U.; Fujihira, M. Colloids and Surfaces A 2002, 198-200, 785.
(29) Yasuda, S.; Yoshida, S.; Sasaki, J.; Okutsu, Y.; Nakamura, T.; Taninaka, A.; Takeuchi, O.; Shigekawa, H. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7746.
(30) Blum, A. S.; Ren, T.; Parish, D. A.; Trammell, S. A.; Moore, M. H.; Kushmerick, J. G.; Xu, G.-L.; Deschamps, J. R.; Pollack, S. K.; Shashidhar, R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10010.
(31) Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C. J.; Burgin, T. P.; Tour, J. M. Science 1997, 278, 252.
(32) Gonzalez, M. T.; Wu, S.; Huber, R.; van der Molen, S. J.; Schonenberger, C.; Calame, M. Nano Lett. 2006, 6, 2238.
(33) Ohnishi, H.; Kondo, Y.; Takayanagi, K. Nature 1998, 395, 780.
(34) Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Nagahara, L. A.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8609.
(35) Kushmerick, J. G.; Holt, D. B.; Pollack, S. K.; Ratner, M. A.; Yang, J. C.; Schull, T. L.; Naciri, J.; Moore, M. H.; Shashidhar, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10654.
(36) Seferos, D. S.; Blum, A. S.; Kushmerick, J. G.; Bazan, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11260.
(37) Beebe, J. M.; Kim, B.; Gadzuk, J. W.; Frisbie, C. D.; Kushmerick, J. G. Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 026801.
(38) Seferos, D. S.; Trammell, S. A.; Bazan, G. C.; Kushmerick, J. G. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 8821.
(39) Blum, A. S.; Kushmerick, J. G.; Long, D. P.; Patterson, C. H.; Yang, J. C.; Henderson, J. C.; Yao, Y.; Tour, J. M.; Shashidhar, R.; Ratna, B. R. Nature Mater. 2005, 4, 167.
(40) Blum, A. S.; Kushmerick, J. G.; Pollack, S. K.; Yang, J. C.; Moore, M.; Naciri, J.; Shashidhar, R.; Ratna, B. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18124.
(41) Slowinski, K.; Chamberlain, R. V.; Miller, C. J.; Majda, M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11910.
(42) Finklea, H.; Hanshew, D. D. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3173.
(43) Becka, A. M.; Miller, C. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 2657.
(44) Creager, S.; Yu, C. J.; Bamdad, C.; O'Connor, S.; MacLean, T.; Lam, E.; Chong, Y.; Olsen, G. T.; Luo, J.; Gozin, M.; Kayyem, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1059.
(45) Weber, K.; Hockett, L.; Creager, S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8286.
(46) Liu, B.; Bard, A. J.; Mirkin, M. V.; Creager, S. E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1485.
(47) Helms, A.; Heiler, D.; McLendon, G. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 6227.
(48) Sikes, H. D.; Smalley, J. F.; Dudek, S. P.; Cook, A. R.; Newton, M. D.; Chidsey, C. E. D.; Feldberg, S. W. Science 2001, 291, 1519.
(49) Venkataraman, L.; Klare, J. E.; Tam, I. W.; Nuckolls, C.; Hybertsen, M. S.; Steigerwald, M. L. Nano Lett. 2006, 6, 458.
(50) Kiguchi, M.; Miura, S.; Hara, K.; Sawamura, M.; Murakoshi, K. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 213104.
(51) Kim, B.; Beebe, J. M.; Jun, Y.; Zhu, X.-Y.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4970.
(52) Li, X.; He, J.; Hihath, J.; Xu, B.; Lindsay, S. M.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2135.
(53) Chen, F.; Li, X.; Hihath, J.; Huang, Z.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15874.
(54) Xiao, X.; Nagahara, L. A.; Rawlett, A. M.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9235.
(55) Haiss, W.; van Zalinge, H.; Higgins, S. J.; Bethell, D.; Hobenreich, H.; Schiffrin, D. J.; Nichols, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15294.
(56) Xu, B. Q.; Li, X. L.; Xiao, X. Y.; Sakaguchi, H.; Tao, N. J. Nano Lett. 2005, 5, 1491.
(57) Visoly-Fisher, I.; Daie, K.; Terazono, Y.; Herrero, C.; Fungo, F.; Otero, L.; Durantini, E.; Silber, J. J.; Sereno, L.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Lindsay, S. M. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 8686.
(58) Xu, B.; Zhang, P.; Li, X.; Tao, N. Nano Lett. 2004, 4, 1105.
(59) Hihath, J.; Xu, B.; Zhang, P.; Tao, N. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 16979.
(60) van Zalinge, H.; Schiffrin, D. J.; Bates, A. D.; Starikov, E. B.; Wenzel, W.; Nichols, R. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 4599.
(61) Ramachandran, G. K.; Tomfohr, J. K.; Li, J.; Sankey, O. F.; Zarate, X.; Primak, A.; Terazono, Y.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D.; Nagahara, L. A.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6126.
(62) Wold, D. J.; Haag, R.; Rampi, M. A.; Frisbie, C. D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2813.
(63) Jang, S. Y.; Reddy, P.; Majumdar, A.; Segalman, R. A. Nano Lett. 2006, 10, 2362.
(64) Xiao, X.; Xu, B.; Tao, N. J. Nano Lett. 2004, 4, 267.
(65) Selzer, Y.; Cabassi, M. A.; Mayer, T. S.; Allara, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4052.
(66) Reichert, J.; Ochs, R.; Beckmann, D.; Weber, H. B.; Mayor, M.; v. Loneysen, H. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 176804.
(67) He, J.; Chen, F.; Liddell, P. A.; Andreasson, J.; Straight, S. D.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Li, J.; Sankey, O. F.; Lindsay, S. M. Nanotechnology 2005, 16, 695.
(68) Moth-Poulsen, K.; Patrone, L.; Stuhr-Hansen, N.; Christensen, J. B.; Bourgoin, J.-P.; Bjrnholm, T. Nano Lett. 2005, 5, 783.
(69) Xiao, X.; Xu, B.; Tao, N. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 5370.
(70) Holmlin, R. E.; Haag, R.; Chabinyc, M. L.; Ismagilov, R. F.; Cohen, A. E.; Terfort, A.; Rampi, M. A.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5075.
(71) Wold, D. J.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2970.
(72) Fan, F.-R. F.; Yang, J.; Cai, L.; David W. Price, J.; Dirk, S. M.; Kosynkin, D. V.; Yao, Y.; Rawlett, A. M.; Tour, J. M.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5550.
(73) Smalley, J. F.; Feldberg, S. W.; Chidsey, C. E. D.; Linford, M. R.; Newton, M. D.; Liu, Y.-P. J. Phys. Chem. 1995, 99, 13141.
(74) Davis, W. B.; Sver, W. A.; Ratner, M. A.; Wasielewski, M. R. Nature 1998, 396, 60.
(75) Wu, L.-P.; Field, P.; Morrissey, T.; Murphy, C.; Nagle, P.; Hathaway, B.; Simmons, C.; Thornton, P. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1990, 3835.
(76) Pyrka, G. J.; El-Mekki, M.; Pinkerton, A. A. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1991, 84.
(77) Peng, S.-M.; Wang, C.-C.; Jang, T.-L.; Chen, Y.-H.; Li, F.-Y.; Mou, C.-Y.; Leung, M.-K. J. Magn. Magn. Mater. 2000, 209, 80.
(78) Shieh, S.-J.; Chou, C.-C.; Lee, G.-H.; Wang, C.-C.; Peng, S.-M. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 56.
(79) Yang, E.-C.; Cheng, M.-C.; Tsai, M.-S.; Peng, S.-M. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, 2377.
(80) Wang, C.-C.; Lo, W.-C.; Chou, C.-C.; Lee, G.-H.; Chen, J.-M.; Peng, S.-M. Inorg. Chem. 1998, 37, 4059.
(81) Lin, S. Y.; Chen, I-W. P.; Chen, C.-h.; Hsieh, M.-H.; Yeh, C. Y.; Lin, T. W.; Chen, Y. H.; Peng, S.-M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 959.
(82) Chen, I-W. P.; Fu, M.-D.; Tseng, W.-H.; Yu, J.-Y.; Wu, S.-H.; Ku, C.-J.; Chen, C.-h.; Peng, S.-M. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5814.
(83) Lee, C. F.; Yang, L. M.; Hwu, T. Y.; Feng, A. S.; Tseng, J. C.; Luh, T.-Y. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4992.
(84) Lee, C. F.; Liu, C. Y.; Song, H. C.; Luo, S. J.; Tseng, J. C.; Tso, H. H.; Luh, T.-Y. Chem. Comm. 2002, 2824.
(85) Adams, D. M.; Brus, L.; Chidsey, C. E. D.; Creager, S.; Creutz, C.; Kagan, C. R.; Kamat, P. V.; Lieberman, M.; Lindsay, S. M.; Marcus, R. A.; Metzger, R. M.; Michel-Beyerle, M. E.; Miller, J. R.; Newton, M. D.; Rolison, D. R.; Sankey, O.; Schanze, K. S.; Yardley, J.; Zhu, X. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6668.
(86) Chen, I-W. P.; Fu, M.-D.; Tseng, W.-H.; Chen, C.-h.; Chou, C.-M.; Luh, T.-Y. 2006, submitted.
(87) Speyer, G.; Akis, R.; Ferry, D. K. 4th IEEE on Nanotechnology 2004, 128.
(88) Speyer, G.; Akis, R.; Ferry, D. K. IEEE Transactions on nanotechnology 2005, 4, 403.
(89) Huang, Z.; Xu, B.; Chen, Y.; Ventra, M. D.; Tao, N. Nano Lett. 2006, 6, 1240.
(90) Rubio-Bollinger, G.; Bahn, S. R.; Agrait, N.; Jacobsen, K. W.; Vieira, S. Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 026101.
(91) Lin, S.-Y.; Chen, I-W. P.; Chen, C.-h.; Lee, C.-F.; Chou, C.-M.; Luh, T.-Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 7915.
(92) Varsanyi, G., In Assignments for Vibrational Spectra of Seven Hundred Benzene Derivatives; Wiley: New York, 1974.
(93) Rico, M.; Barrachina, M.; Orza, J. M., In J. Mol. Spectrosc. 1967; Vol. 24, pp 133.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top