Self-assembled molecular nanostructures on graphene vs metallic substrate

Zelfgeassembleerde moleculaire nanostructuren

Zelfgeassembleerde organische moleculen zijn een klasse van materialen met toepassingen in elektronica, fotovoltaïek en katalyse. Het zijn moleculen die vanzelf assembleren tot geordende structuren zonder beïnvloeding van buitenaf. Interacties aan het molecuul-substraat grensvlak zijn van kritiek belang voor de functie van deze organische lagen, gezien de grensvlakinteracties sterke invloed hebben op de structurele en elektronische eigenschappen van de gehele moleculaire laag. 

In zijn promotieonderzoek bestudeerde Joris de la Rie deze grensvlakinteracties. Hij deed onder andere onderzoek naar een moleculaire elektrondonor op grafeen op Ir(111) en Ni(111). In beide gevallen vormen de moleculen een epitaxiale laag, dat wil zeggen: de laag zelfgeassembleerde moleculen is commensurabel met de het grafeen substraat. De electronische eigenschappen van de moleculaire laag vertonen geen tekenen van chemisorptie of ladingsuitwisseling, dus wordt het grensvlak bepaald door zwakke molecuul-substraat interacties. Commensurabele overlagen gaan meestal hand in hand met sterke molecuul-substraat interacties, dus bespreekt De la Rie de eigenschappen van het molecuul-grafeen grensvlak die mogelijk bijdragen aan de commensurabele laag ondanks zwakke grensvlakinteracties. 

Tenslotte rapporteert De la Rie een studie naar het tweedimensionaal metaal-organisch coördinatienetwerk bestaande uit een gefunctionaliseerde cobaltporphyrine en toegevoegde cobaltatomen op twee substraten: Au(111) en grafeen op Ir(111). Hij laat zien dat grafeen werkt als een ontkoppelende laag, door de cobalt porphyrine-substraat interactie te verhinderen.

Joris de la Rie voerde zijn promotieonderzoek uit bij het Zernike Institute for Advanced Materials, afdeling Oppervlakken en Dunne Lagen, met financiering van NWO.

Proefschrift: https://hdl.handle.net/11370/1fa54fd0-2567-43ab-8dd6-96e803fb498a