充電態(tài)調(diào)控的分子馬達(dá).pdf

1、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ⅰ?br>　　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

2、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

3、醇分子會(huì)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(huì)帶電，帶電的分子團(tuán)簇會(huì)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(dòng)，那么這個(gè)分子團(tuán)簇或者分子鏈就會(huì)圍繞帶電的團(tuán)簇轉(zhuǎn)動(dòng)起來，而團(tuán)簇的轉(zhuǎn)動(dòng)像行星運(yùn)動(dòng)那樣，有圓形軌道，也有橢圓軌道;分子鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)則

4、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(dòng)的阻力。更有趣的是，這種分子馬達(dá)的動(dòng)力來源是隧穿電子的驅(qū)動(dòng)。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