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由双功能两亲性扭曲苝分子构成的准二维Langmuir单层在金属表面沉积过程中的超分子重取向研究
Hupfer, ML., Meyer, R., Deckert-Gaudig, T., Ghosh, S., Skabeev, A., Peneva, K., Deckert, V., Dietzek, B., Presselt, M.,
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
Abstract
超分子染料结构通常由平面发色团间的π-π相互作用主导，这些结构关键决定了层状材料与界面的光电性能。本研究报道了非平面发色团的苝单酐与单酰亚胺衍生物——其湾位引入氯取代基形成扭曲发色团，从而改变π堆积模式——在界面的组装行为。扭曲苝单酐与单酰亚胺的组装由其两亲性驱动，确保形成规整Langmuir单层。尽管在酰亚胺位点引入烷基链增加了自由度，但亲水片段被屏蔽后反而形成更刚性的Langmuir层。为表征Langmuir层的超分子结构，我们通过Langmuir-Blodgett（LB）和Langmuir-Schaefer（LS）技术将单层沉积于玻璃、银和金基底，并采用原子力显微镜与表面增强共振拉曼光谱（SERRS）进行研究。从LS与LB层SERR谱的相似性推断，苝衍生物在LB沉积过程中通过硫原子与SERRS基底银表面结合时发生了取向改变。在Langmuir层中，苝分子以π堆积形式与半数扭曲发色团结合，因扭曲产生的空间位阻必须呈倾斜取向而无法实现完全平行排列。但在旋转后可形成能量最有利的反平行排列结构并与SERRS基底结合。据我们所知，这是首次实现扭曲两亲性苝单酰亚胺准二维薄膜的制备及其在LB沉积过程中的重组行为。本研究揭示的分子结构、超分子界面组装及其吸附适应性的关系，对金属表面定向功能化制备具有关键意义，这也是有机（光）电子器件发展的核心环节。