石墨烯納米帶（GNRs）由于其在環境條件下的優異穩定性而顯示出良好的電子和光學性能，并且是用于納米級電子器件的合適材料。10，10′-二溴-9，9′-雙蒽（DBBA）已被證明是表面合成GNRs的合適前體，因為它在金屬表面上表現出多種溫度輔助反應，如脫鹵、脫溴或Ullman偶聯。本文使用DBBA在寬溫度范圍（170–750 K）內進行了徹底的研究，并通過利用X射線光電子能譜（XPS）和紫外光電子譜（UPS）跟蹤了Au（111）、Ag（111）和Cu（111）襯底上7-石墨烯納米帶（7-GNR）的形成過程。反應途徑表現出對襯底反應性的強烈依賴性：在Au（111）上，反應需要退火，并且在560K下形成7-GNR；在Ag（111）上，脫溴在400K發生，7-GNR在695K實現；在Cu（111）上，界面處的強大化學相互作用導致沉積時（在170K下）脫溴，并在750K下形成最終產物。總之，本文證明DBBA是GNRs的有價值的前體，而金屬襯底對影響有機材料的生長行為起著至關重要的作用。
圖1.（a） DBBA的化學結構，（b）前體單體的部分脫溴，（c）聚合的分子鏈，和（d）7-石墨烯納米帶（7-GNR）。不同的顏色顯示不同的原子種類：溴原子呈紅色；與氫原子連接的碳原子被著色為綠色；芳香環中僅與其他碳原子連接的碳原子被著色為藍色；并且與溴原子沒有連接的碳原子被著色為淡藍色。
圖2. 在（a）Au（111）、（b）Ag（111和（c）Cu（111）上，DBBA薄膜的UPS價帶和二次電子區隨著標稱厚度的增加。（d）Au（111）、（e）Ag（111）和（f）Cu（111）上4、16和96Å（多層）DBBA薄膜的C1s核心能級的XPS光譜。顏色代碼改編自圖1。
圖3.（a） DBBA的化學結構和可能的表面結構。（b）Au（111）、（C）Ag（111和（d）Cu（111）上的有機薄膜的C1s核能級光譜。DBBA沉積在保持在170K的襯底上[200K用于Au（111）]。
圖4. DBBA及其衍生物在不同溫度下在（a）Au（111）、（b）Ag（11）和（c）Cu（111）襯底上的UPS數據；左側的價帶光譜和右側的SECO區域。包括清潔金屬基底光譜（黑色曲線）以進行比較。
圖5.（a）Au（111）、（b）Ag（111和（C）Cu（111）上的有機薄膜的溫度依賴性真空能級偏移和C1s核能級偏移。VL位移和C1s核心能級位移都是根據最低溫度得到的。化學結構被插入，如從UPS和XPS數據在相應溫度附近獲得的。
相關研究成果由蘇州大學Qi Wang等人2023年發表在The Journal of Physical Chemistry C (鏈接: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c03194)上。原文：On-Surface Synthesis of Graphene Nanoribbons: Photoelectron Spectroscopy Reveals Impact of Substrate Reactivity。
轉自《石墨烯研究》公眾號
