苏州大学Qi Wang等–石墨烯纳米带的表面合成：光电子能谱揭示基底反应性的影响

石墨烯纳米带（GNRs）由于其在环境条件下的优异稳定性而显示出良好的电子和光学性能，并且是用于纳米级电子器件的合适材料。10，10′-二溴-9，9′-双蒽（DBBA）已被证明是表面合成GNRs的合适前体，因为它在金属表面上表现出多种温度辅助反应，如脱卤、脱溴或Ullman偶联。本文使用DBBA在宽温度范围（170–750 K）内进行了彻底的研究，并通过利用X射线光电子能谱（XPS）和紫外光电子谱（UPS）跟踪了Au（111）、Ag（111）和Cu（111）衬底上7-石墨烯纳米带（7-GNR）的形成过程。反应途径表现出对衬底反应性的强烈依赖性：在Au（111）上，反应需要退火，并且在560K下形成7-GNR；在Ag（111）上，脱溴在400K发生，7-GNR在695K实现；在Cu（111）上，界面处的强大化学相互作用导致沉积时（在170K下）脱溴，并在750K下形成最终产物。总之，本文证明DBBA是GNRs的有价值的前体，而金属衬底对影响有机材料的生长行为起着至关重要的作用。

图1.（a） DBBA的化学结构，（b）前体单体的部分脱溴，（c）聚合的分子链，和（d）7-石墨烯纳米带（7-GNR）。不同的颜色显示不同的原子种类：溴原子呈红色；与氢原子连接的碳原子被着色为绿色；芳香环中仅与其他碳原子连接的碳原子被着色为蓝色；并且与溴原子没有连接的碳原子被着色为淡蓝色。

图2. 在（a）Au（111）、（b）Ag（111和（c）Cu（111）上，DBBA薄膜的UPS价带和二次电子区随着标称厚度的增加。（d）Au（111）、（e）Ag（111）和（f）Cu（111）上4、16和96Å（多层）DBBA薄膜的C1s核心能级的XPS光谱。颜色代码改编自图1。

图3.（a） DBBA的化学结构和可能的表面结构。（b）Au（111）、（C）Ag（111和（d）Cu（111）上的有机薄膜的C1s核能级光谱。DBBA沉积在保持在170K的衬底上[200K用于Au（111）]。

图4. DBBA及其衍生物在不同温度下在（a）Au（111）、（b）Ag（11）和（c）Cu（111）衬底上的UPS数据；左侧的价带光谱和右侧的SECO区域。包括清洁金属基底光谱（黑色曲线）以进行比较。

图5.（a）Au（111）、（b）Ag（111和（C）Cu（111）上的有机薄膜的温度依赖性真空能级偏移和C1s核能级偏移。VL位移和C1s核心能级位移都是根据最低温度得到的。化学结构被插入，如从UPS和XPS数据在相应温度附近获得的。

相关研究成果由苏州大学Qi Wang等人2023年发表在The Journal of Physical Chemistry C (链接:https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c03194)上。原文：On-Surface Synthesis of Graphene Nanoribbons: Photoelectron Spectroscopy Reveals Impact of Substrate Reactivity。