分子组装体的扫描探针显微学研究

本文简要评述了扫描探针显微学研究的发展过程、目前状况及发展方向，着重介绍了扫描探针显微学(SPM)在分子组装体研究中的一些应用。采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜(SAMs)、表面活性剂(surfactant)、纳米颗粒(nanoparticles)等分子组装体系进行了研究，并结合IR、QCM、XPS、XRD等多种手段对分子组装体在电极表面的形态和结构进行了探讨。主要结果如下：1．SPM研究以杂多酸为基础的分子组装体我们通过将AsMo_(11)V0_(40)~(4-)杂多酸阴离子从其酸性溶液中自吸附至金表面的方法，制备了一类新的无机自组装膜。我们利用QCM、STM和电化学方法分别研究了AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的吸附过程、在Au表面的结构和电化学性质。QCM数据表明这个自组装过程可以用Langmuir吸附等温式来描述，其吸附自由能为-20 KJ/mol。 通过QCM测得的AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的表面覆盖度的最大值为1.7 * 10~(-10)mol/cm~2，这相当于一个AsMo_(11)VO_(40)~(4-)阴离子的密堆积单层。AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的循环伏安图上出现三对可逆的氧化还原峰，每对峰所对应的自组装膜的表面覆盖度都亦为1.78 * 10~(-10) mol/cm2，和QCM结果一致。现场STM图像显示AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜十分的均一没有如何多层或聚集体的结构。高分辨STM图进一步显示在Au(111)表面的sMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜于+0.7 V(vs．Ag | AgCl)表现出二维有序的四方晶体结构，晶格间距为10-11 A。这个值与sMo_(11)VO_(40)~(4-)阴离子的直径十分接近。从STM图我们也估算出AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的表面覆盖度为1.8 * 10~(-10) mol/cm~2，这和QCM以及电化学的实验结果都很接近。我们进一步研究了一种新的以杂多酸为基础的有机无机复合膜--砷钼钒杂多酸的十一烷基吡啶盐(CPMVA)--的制备、结构和电催化性质。通过在这种盐的丙酮溶液中循环电位扫描，我们可以在HOPG电极表面制备稳定的CPMVA膜。我们利用XPS、STM和电化学多种手段来表征CPMVA膜的结构和性质。这些研究表明：在新剥离HOPG表面CPMVA膜的结构为自聚集的分子团，而在预阴极化HOPG表面CPMVA膜的结构为自有序单层。CPMVA膜在酸性和丙酮溶剂中部表现出可逆的氧化还原动力学行为，这说明这种新类型的膜甚至能在有机溶剂中用作催化剂。当溶液的pH值大于7.O时，CPMVA膜也能维持其稳定性，它对pH值的依赖程度明显小于其无机物形式的膜(H_4AsMo_(11)VO_(40))对pH值的依赖程度。CPMVA膜对Br0_3-的还原表现出很好的电催化活性，催化电流与BrO_3~-的浓度的平方成正比。这种有很高稳定性的新类型杂多酸膜在催化剂领域中将有很广阔的应用前景。2．电化学STM研究吸附在金属表面的表面活性剂聚集体由于电位诱导引起的结构变化表面活性剂在表面的吸附已广泛地被用于限制电极表面的活性和稳定溶液中的胶体和纳米粒子，但是人们对表面活性剂在电极表面的结构和由于电位变化所引起的结构改变并不清楚。在这个工作中我们利用现场STM观察了电位控制下表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)在Au(111)表面的吸附。STM图像显示通过控制电位SDS在Au(111)表面有一从半圆柱胶束单层向致密双层膜过渡的构象变化。我们也建立了SDS聚集体在Au(111)表面电位诱导结构变化的模型。就我们所知，这是第一次系统地研究表面活性剂聚集体在金属表面的电位诱导结构变化。3．在固体表面构筑有序的聚苯胺分子导线我们提出了一种新的通过分子设计构筑有序聚苯胺分子导线的新方法。首先，根据Saveant的方法我们在HOPG表面修饰上有序的4-氨基苯单层，然后溶液中的苯胺分子通过阶跃的方法被层层电聚合在4-氨基苯单层修饰的HOPG表面，形成有序的聚苯胺分子导线。FTIR-ERS和XPS结果证实HOPG表面上形成了聚苯胺。SPM图显示在HOPG表面的聚苯胺平面结构为有序的3~(1/2) * 3~(1/2) R 30°。小角X-射线反射结果表明聚苯胺分子导线是垂直站立在HOPG表面。电化学测量进一步表明聚苯胺分子导线的形成有利于加速电子传递速率。这种先分子设计后电聚合的方法可能会成为一类在固体表面制备有序导电聚合物分子导线的新方法。依据上一个实验，我们在金表面通过自组装的方法构筑了绝缘分子导线。我们选择β-环糊精(β-CD)作为包络4-氨基硫酚的理想主体分子。β-CD和4-氨基硫酚形成的包络物首先被自组装到Au表面，然后也通过阶跃的方法被层层电聚合在自组装膜修饰的Au表面，形成有序的聚苯胺分子导线。FTIR-ERS和XPS结果证实Au表面上形成了聚苯胺。低电流STM(LC-STM)图像表明在Au(111)表面的聚苯胺分子线为六角的二维有序，分子与分子之间的最相邻距离为15.5±0.5 A。这种先进行CD超分子自组装后电聚合的方法可能会成为一类制备导电聚合物绝缘分子导线的新方法。4．SPM研究在HOPG表面电化学合成的纳米材料我们通过脉冲恒电位方法从稀的苯胺酸性溶液(1mM苯胺 + 1 M HClO_4)在HOPG表面制备聚苯胺纳米颗粒。我们利用FTIR-ERS、XPS、TM-AFM手段来表征聚苯胺纳米颗粒的组成和结构。FTIR-ERS和XPS结果表明制得的聚苯胺纳米颗粒主要以亚胺形式存在。TM-AFM图像显示分散于HOPG表面的聚苯胺纳米颗粒的表面覆盖度约为10~(10)cm~(-2)。这些纳米颗粒都为圆盘型，直径为200到600埃，高度为10到30埃。这些纳米颗粒的大小随聚合电量由5.7 μC/cm~2增加到19.3 μC/cm~2而增大。我们提出了一种通过分子设计在HOPG表面制备金属纳米粒子的新方法。第一步，根据Saveant的方法我们在HOPG表面修饰上一个4-氨基苯单层。第二步，通过配位相互作用Ag~+能在4-氨基功能化的HOPG表面形成单层。第三步，通过脉冲恒电位方法我们就能在4-氨基苯功能化的HOPG制备Ag纳米颗粒。电化学测量证明了在HOPG表面上Ag纳米颗粒的形成。STM图像显示通过这种方法制得的Ag纳米颗粒的大小十分均一且在HOPG表面上的分散度很高。这种新方法可被广泛地用来在碳表面制备各种金属纳米粒子。

纳米功能界面的电化学和扫描探针显微镜（SPM）研究

本文简要评述了扫描探针显微学研究的发展过程、目前状况及发展方向，着重介绍了扫描探针显微学(SPM)在分子组装体研究中的一些应用。采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜(SAMs)、纳米颗粒(nanoparticles)、有机无机纳米复合材料(composite material)体系进行了研究，并结合XPS、SEC等多种手段对分子组装体在电极表面的形态和结构进行了探讨。主要结果如下：1．STM研究金属纳米颗粒的隧道成像机理利用柠檬酸三钠还原高氯酸金的反应制备了金的溶胶纳米粒子。将对氨基硫酚自组于金单晶面(Au(111))上形成致密有序的单层；并以此为基底进一步将金溶胶纳米粒子组装于自组膜表面，得到固定化纳米粒子的次单层。用扫描隧道显微镜进行了表征，对金溶胶纳米粒子隧道成像的微观机理作了探讨，提出双势垒隧穿的电子传输界面模型。对扫描隧道显微镜下金溶胶纳米粒子的图像失真作解释。2．共轭有机小分子的导电性的研究利用保护和去保护的方法对带巯基的共轭有机小分子进行了合理地操纵，使其稳定性在我们构筑电化学界面的过程中得到了保证。我们用自组装(SAM)技术将这种共轭有机小分子首先吸附于金电表面，然后用稀氨水将其水解得到致密的共轭有机小分子的单层。在金/SAM二次基底的基础上利用巯基于金的强烈的化学键合力用电化学沉积的方法和湿化学还原的方法得到的金纳米粒子组装于电极表面，得到了金/有机分子层/金的夹心结构，并对构筑这种夹心结构的每一步骤用扫描探针显微镜(SPM)和电化学循环伏安法(CV)进行了表征，实验结果表明，此种共轭有机小分子利用巯基化学键合金属金时，电子能够快速通过这种夹心结构，为分子电子学中之基本问题“分子导线”连接纳米级的分子器件时电子能否在其间传导给出了直接的电化学证明。3．纳米复合材料的合成与表征我们用相转移方法合成了表面功能化的纳米粒子。首先，根据将HAuCl_4溶解于水相中，将Bu_4NClO_4作为相转移试剂、带巯基的有机小分子作为表面修饰剂，NaBH_4和柠檬蒜三钠作为还原剂溶解于硝基苯有机相中。将两相剧烈混合，在混合过程中HAuCl_4在水/硝基苯界面处被有机相中的还原剂还原成金属纳米粒子，刚生成的纳米粒子由于强烈的金硫键合作用而被带巯基的有机小分子表面功能化，而且能在有机溶剂中稳定存在。于是得到的表面功能化的纳米粒子在有机溶剂中的稳定胶体溶液。我们合成了表面被12烷基硫醇和巯基噻酚修饰的金纳米粒子。基于这些表面功能化且带有电化学反应性功能基团的纳米粒子，我们在电化学合成聚噻酚的系统中加入这种具有表面反应性的纳米粒子得到了有机/无机纳米复合材料。对这种复合材料我们用扫描探针显微镜(SPM)、电化学交流阻抗谱(ElS)、X-射线光电子能谱(XPS)进行了表征，结果表面纳米粒子能稳定存在于聚合物基体中，而且这种复合材料的电子传输性能远远大于同等条件下的聚合物膜。

DNA的扫描探针显微镜和电化学研究

1、在云母表面用AFM观察了不同离子对DNA形态影响。一些离子，如Mg~(2+)、Mn~(2+)、Co~(2+)等是固定和铺展DNA的较好介质，但缺陷是它们可以催化限制性内切酶对DNA的切割。在另一些离子存在下，如Co(phen)_3~(3+)和Ca~(2+)，限制酶不对DNA切割。Co(phen)_3~(3+)存在下，限制性内切酶EcoRI的星号活力位点与DNA结合。AFM直接观察到EcoRI在pBR322DNA上的星号活力图。AFM测得的星号活力物理图与理论偏差小于100 bp。获得了适于AFM观察的常规DNA铺展方法。长度大于40微米的DNA在几微米扫描范围内均匀铺展，并且云母基底表面平整干净。此铺展方法对DNA长度没有影响。这种展开的长链DNA适合于人类基因组BAC DNA的高分辨物理图制作。2、用低电流STM首次观察到金表面上自组装的ssDNA。ssDNA在局部规则区域内彼此平行排列。ssDNA链宽约为0.9纳米，其值为dsDNA的一半。在同一ssDNA链上，相邻两个亮点的距离为0.3-0.5纳米，其值与理论的ssDNA内相邻两碱基之间距离一致。电化学实验证明了自组装在Au（111）上的分子是ssDNA而不是dsDNA。讨论了传统基底-HOPG对生物样品的固定。溶菌酶被稳定地固定在氨基修饰的HOPG表面。通过低电流STM，我们观察到溶菌酶的外貌。3、侧向力显微镜对多头绒泡菌染色体的观察，我们获得了中期、前期染色体的表面精细结构和染色体的集缩过程形态。在染色体表面存在300和40纳米的细丝结构。讨论了零度扫描角的侧向力显微镜。4、研究了dsDNA和ssDNA在聚吡咯修饰电极表面的吸附行为，并通过电化学指示剂Co(phen)_3~(3+)在聚吡咯电极上区分了ssDNA和dsDNA。聚吡咯膜内掺杂的正电荷可以很好地吸附DNA分子，并且这种膜可以耐受一些变性条件的处理。再生这种电极是可能的。这些结果表明，这种新型DNA固定方法可以用于DNA传感器的研制。

固体表面的分子组装体和纳米结构

本文评叙了分子组装体和纳米结构在固体表面的自组装及其应用，并对控制其自组装过程中的分子间作用力和表面力进行了介绍．采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜（SAMs）、仿生膜（biomimetic mebane），金属和聚合物纳米颗粒（nanoparticles）等分子组装体系进行了研究。主要结果如下：(l)我们研究了2-巯基，-3-烷基唾吩（MOT）在金电极表面的自组装行为。测量了MOT膜的电容，结果表面MOT膜能够选择性的透过溶液中的探针物种。交流阻抗和欠电位沉积研究表明湘T膜的覆盖度达99.9%以上。在硫酸溶液中评价了MOT膜的稳定性，MOT膜的电位窗阳极极限为1.2V。次外，我们还研究了一系列有机小分子在MOT膜上的通透行为，实验结果显示于MOT膜的选择性透过能力最密切相关的是探针分子的溶剂化程度，溶剂化程度约高通过能力越差。我们进一步研究呢MOT膜与表面活性剂的相互作用，发现表面活性剂分子能够在MOT膜表面强烈的吸附，并使MOT膜对电极的封闭作用大大地增强。（2）我们在基于MOT的单组分和电活性多组分的自组膜上进一步构筑了杂化:仿生双层膜，并且研究了双层膜的形成对其中电活性物质的氧化还原反应热力学的影响。跟踪了该双层的形成动力学并研究了其界面属性。得到交叉构象的双层膜．研究了重组其中的HRP的电活性以及磷脂酶A2对该膜的水解动力学。证明我们得到的双层膜比基于烷基硫醇的双层膜有更好的稳定性，而且在仿生膜基础研究和生物传感器应用的有很好的应用前景。（3）我们在MOT和C10SH自组膜上利用表面力，憎水力和电泳力协同作用组装了电活性金纳米粒子。用伏安法跟踪了纳米粒子在界面成膜的过程。用扫描探针显微术对表面得到的纳米结构经行了研究。结果表面这些弱相互作用力协同作用可形成二维纳米结构的表面。(4)我们在单晶Au（111）表面制备了分子导线和长链烷基硫醇的混合自组装膜。以该自组装膜为模板，我们在其表面选择性的生长了聚苯胺纳米结构，这些纳米结构可以作为为阵列电极，而且具有开关特性；同时这些结构为研究分子导线的导电性质提供了一个理想平台。

电化学SPR研究及形貌可控的纳米结构合成

围绕论文题目“电化学SPR研究及形貌可控的纳米结构合成”，我们将SPR传感膜同时用作电化学研究的界面，开展了相关的EC-SPR研究工作。同时，在一些可控纳米结构的合成与表征方面进行了创新研究。 本论文研究工作的主要内容和创新点表现在以下几个方面：1．生物分子模板生长法为构建具有特定功能的新颖材料提供了新的途径。报道了一种基于固定的DNA为模板通过电化学途径合成DNA-聚苯胺复合物的方法。在这种条件下，目标生物分子能保持其天然结构和生物活性，能用于构建功能多样性的导电聚合物结构。2．首次用溶液中溶解氧现场原位还原产生的活性氧中间体作氧化剂，在蒸镀的金膜电极上阴极极化合成聚苯胺（PANI）。聚苯胺膜的厚度可很容易地在分子水平的尺度上控制，其表面形貌对金膜表面层原子的结晶取向非常敏感。在多晶金电极上可得到岛型的纳米结构，而在单晶Au（111）电极上则聚合得到超薄膜。3．在金电极表面电化学聚合形成的导电聚合物聚吡咯（PPy）膜被用作双层磷脂 膜（BLMs）的新的支撑体。PPy膜支撑的双层脂膜的形成依赖于所用脂分子的化学结构，在一定程度上PPy膜支撑的双层脂膜类似于传统的双层脂膜结构，在脂膜结构的内外两侧保持着水介质环境。PPy膜支撑的双层磷脂膜可很方便地用于仿生膜研究。4．采用光刻法构建SPR阵列传感器的金膜点阵列，拟将来用于SPR成像分析。把正型光刻胶旋涂于SPR金片表面，紫外光通过自制掩模曝光后，用碱液显 影。然后采用选择性化学刻蚀暴露出的金膜，最后用剥离液去掉未曝光的光 胶层，从而构建所需的金膜点阵列，点的大小和间距可方便地由掩模来控制。用壳聚糖为例进行了金膜点阵列的表面修饰与组装。点阵列间的玻璃表面能 抑制亲水性和疏水性分子的吸附，这在SPR成像分析及高通量筛选方面将非常有用。5．在生物学上，生物大分子或有机体通常能调节及控制生物／无机杂化材料和晶 体的形貌及组装，这个过程被称为生物矿化。我们报导了基于生物小分子，L一氨基酸的金纳米结构的生物合成。在没有表面活性剂及硬模板存在下，天冬氨酸能直接还原氯金酸生成大量的厚度小于30nm的金纳米盘，该纳米盘为单晶结构，主要晶面为｛111｝，特征形貌为平均边长为590nm的对称六角形以及平均边长为840nm的去顶角三角形纳米晶体。6．苯胺及其衍生物作为模型化合物被用于有意图地构建金属纳米材料。苯胺还原氯金酸生成金核直径38nm壳gnm的核／壳结构的球形纳米粒子，3-氨基苯甲酸（3-ABA）调制生成厚度为20nm边长为105nm的形状规则的金纳米片，4一氨基苯甲酸（4-ABA）指导生成直径为18nm长度为微米级的纳米线结构，2一氨基苯磺酸（2-ABS）能调节生成直径为13．7nln长度可达几十微米的“之”字形的金纳米线，而1-（4-氨基苯基）乙二胺-N，N，N'，N'-四乙酸（4-ABEDTA）能还原氯金酸并相应控制生成结构完好由平均直径为19nm的金球形纳米粒子连接的线结构并进一步组织成纳米分形网络结构，表明苯胺环上取代基的种类和位置对金属纳米结构形貌的调节有直接影响。

Reversible Nanopatterning on Self-Assembled Monolayers on Gold

The reversible fabrication of positive and negative nanopatterns on 1-hexadecanethiol (HDT) self-assembled monolayers (SAMs) on Au(111) was realized by bias-assisted atomic force microscopy (AFM) nanolithography using an ethanol-ink tip. The formation of positive and negative nanopatterns via the bias-assisted nanolithography depends solely on the polarity of the applied bias, and their writing speeds can reach 800,um/s and go beyond 1000 mu m/s, respectively. The composition of the positive nanopatterns is gold oxide and the nanometer-scale gold oxide can be reduced by ethanol to gold, as proved by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, forming the negative nanopatterns which can be refilled with HDT to recover the SAMs.

Dendrimers as "controllers" for modulation of electrodeposited silver nanostructures

Electrodeposition of silver nanostructures on a polyamidoamine (PAMAM) dendrimers-modified surface has been reported. The assembled PAMAM monolayer film was used as a substrate for electrodeposition. We found that the PAMAM dendrimers obviously affected nucleation growth and silver nanostructures (spherical, dendritic and "fish bone" shapes) were obtained, which were different from those deposited on unmodified surfaces. It was attributed to the unique structures and properties of PAMAM dendrimers compared with linear polymers.

Length dependence of electron conduction for oligo(1,4-phenylene ethynylene)s: A conductive probe-atomic force microscopy investigation

The dependence of electron conduction of oligo(1,4-phenylene ethynylene)s (OPEs) on length, terminal group, and main chain structure was examined by conductive probe-atomic force microscopy (CP-AFM) via a metal substrate-molecular wire monolayer-conductive probe junction. The electron transport in the molecular junction was a highest occupied molecule orbital (HOMO)-mediated process following a coherent, non-resonant tunneling mechanism represented by the Simmons equation.

Probing Charge Transport of Ruthenium-Complex-Based Molecular Wires at the Single-Molecule Level

A ruthenium(II) bis(sigma-arylacetylide)-complex-based molecular wire functionalized with thiolacetyl alligator clips at both ends (OPERu) was used to fabricate gold substrate-molecular wire-conductive tip junctions. To elucidate the ruthenium-complex-enhanced charge transport, we conducted a single-molecule level investigation using the technique-combination method, where electronic delay constant, single-molecular conductance, and barrier height were obtained by scanning tunneling microscopy (STM) apparent height measurements, STM break junction measurements, and conductive probe-atomic force microscopy (CP-AFM) measurements, respectively.

Rapid synthesis of hexagon-shaped gold nanoplates by microwave assistant method

The microwave (MW)-based thermal process was applied to the preparation of hexagon-shaped gold nanoplates. The fort-nation of gold nanoplates occurs rapidly in a single step, carried out by directly heating a reaction mixture of HAuCl4 with sodium citrate in an MW reactor. And the gold nanoplates were characterized by UV-visible spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The experimental results indicated that the sizes and morphologies of the gold nanomaterials strongly depend both on the heating methods and molar ratio of HAuCl4 to sodium citrate in the initial reaction mixture. At the molar ratio 5 : 4 (HAuCl4 to sodium citrate), hexagonal nanoplates with large Au (111) crystallographic facet were preferentially synthesized by the MW assistant method.

A method for cathodic polymerization of aniline by in situ electrogenerated intermediate at gold surface

Polyaniline (PANI) was cathodically synthesized at an evaporated gold electrode using an in situ electrogenerated intermediate as oxidant during reduction of the dissolved oxygen. The obtained PANI layer showed an electrochemical response similar to that synthesized by the conventionally anodic polymerization, and the average rate for the growth of PANI layer at polycrystalline gold electrode was 1.59 nm h(-1), while that at the Au (111) electrode was 4.93 nm h(-1). Based on these results, the thickness of the resulted layer can be easily controlled at molecular level for potential nanodevice applications. The obtained PANI layer showed morphology from an island-like nanostructure to an ultrathin film, depending on the crystal orientation of the electrode used.

A novel hydrogen peroxide sensor based on horseradish peroxidase immobilized in DNA films on a gold electrode

A novel third-generation hydrogen peroxide (H2O2) biosensor was developed by immobilizing horseradish peroxidase (HRP) on a biocompatible gold electrode modified with a well-ordered, self-assembled DNA film. Cysteamine was first self-assembled on a gold electrode to provide an interface for the assembly of DNA molecules. Then DNA was chemisorbed onto the self-assembled monolayers (SAMs) of cysteamine to form a network by controlling DNA concentration. The DNA-network film obtained provided a biocompatible microenvironment for enzyme molecules, greatly amplified the coverage of HRP molecules on the electrode surface, and most importantly could act as a charge carrier which facilitated the electron transfer between HRP and the electrode. Finally, HRP was adsorbed on the DNA-network film. The process of the biosensor construction was followed by atomic force microscopy (AFM). Voltammetric and time-based amperometric techniques were employed to characterize the properties of the biosensor derived. The enzyme electrode achieved 95% of the steady-state current within 2 s and had a 0.5 mu mol l(-1) detection limit of H2O2. Furthermore, the biosensor showed high sensitivity, good reproducibility, and excellent long-term stability.

Self-assembling process of alkanethiol monolayers on gold surface via underpotential deposition

It was demonstrated feasible that underpotential deposition(UPD) of copper on a monolayer-modified gold substrate can be used to determine the gold electrode area. The deposition and stripping of a Cu adlayer can take Place reversibly and stably at a bared or a self-assembled monolayer modified gold electrode. The growth kinetics of decanethiol/Au was also investigated via Cu UPD. The difference between the assembling kinetics determined by UPD and that by quartz crystal microbalance measurements reveals the configuration transmutation of the assembled molecules from a disordered arrangement to an ordered arrangement during the self-assembling processes.

Self-assembled monolayers of novel surface-bound dendrons: Peripheral structure determines surface organization

The synthetic and functional versatility of dendrimers and their well-defined shapes make them attractive molecules for surface modification. We synthesized six structurally very similar surface-bound dendrons and used them as building blocks for the preparation of self-assembled monolayers (SAMs) on a gold surface. We studied the effects of the surface-bound dendron's main structure, peripheral substituents, and the coadsorption process on its self-assembling behavior. Using scanning tunneling microscopy (STM), we observed nanostripes for SAMs of the surface-bound dendron consisting of symmetrical benzene rings. When we changed the symmetrical dendron's structure slightly, by increasing or decreasing the numbers of benzene rings at one wedge, we found no ordered structures were formed by the asymmetrical dendrons. We also introduced two kinds of substituents, heptane chains and oligo(ethylene oxide) chains, to the symmetrical dendron's periphery. Heptane chains appear to enhance the interaction between symmetrical backbones, leading to the formation of stripes, while oligo(ethylene oxide) chains appear to weaken the interaction between symmetrical backbones, resulting in a homogeneous structure. Dendrons with both heptane and oligo(ethylene oxide) chains exhibit nanophase separation in a confined state, leading to the formation of a honeycomb structure.

Probing UPD-induced surface atomic rearrangement of polycrystalline gold nanofilms with surface plasmon resonance spectroscopy and cyclic voltammetry

Silver underpotential deposition (UPD)-induced surface atomic rearrangement of polycrystalline gold nanofilms was probed with use of surface plasmon resonance spectroscopy (SPRs) as a novel probe tool in combination with cyclic voltammetry. Interestingly, upon repetitive electrochemical UPD and stripping of Ag, the surface structure of the resulting bare Au film is rearranged due to strong adatom-substrate interactions, which causes a large angle shift of SPR R-theta curves, in a good linear relationship with the number of UPDs, to a lower SPR angle. The n, K values of the surfacial Au monolayers before and after the repetitive Ag UPD and stripping for 27 times are found to be 0.133, 3.60 and 0.565, 9.39, respectively, corresponding to the huge shift of 1.61degrees to the left of the SPR minima. Cyclic voltammetry experiments in 0.10 M H2SO4 are carried out before and after the UPD treatment to examine the quality of the whole electrode surface and confirmed this change. To correlate the angle change in SPRs with the profile change in the cyclic voltammogram, the UPD treatment was also performed on a Au(111) textured thin film. It was therefore confirmed that the resonance position of the SPR spectrum is very sensitive to the surface crystallographic orientation of the bare Au substrates. Some surface atomic rearrangement can cause a pronounced SPR angle shift.