Модификация электронной структуры слоев графена на β-SiC(001) молекулами феназинового красителя нейтральный красный

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Слои графена на полупроводниковых подложках, модифицированные с помощью ковалентной или нековалентной химической функционализации, могут быть использованы для создания гибридных структур, сочетающих физические свойства графена и органических соединений. В статье представлены результаты исследований атомной и электронной структуры ультратонких пленок графена на пластинах β-SiC/Si(001), модифицированных молекулами феназинового красителя Нейтральный красный. Сплошное покрытие графена толщиной несколько атомных слоев синтезировали на пластинах β-SiC/Si(001) в сверхвысоком вакууме при высоких температурах. Химическая модификация графена осуществлена в растворе диазониевой соли красителя Нейтральный красный под воздействием белого света. Данные сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии демонстрируют формирование композитной феназино-графеновой структуры с большой запрещенной зоной на всей поверхности образца. Молекулы могут быть ориентированы параллельно и перпендикулярно слоям графена, формируя на небольших участках поверхности локально-упорядоченные структуры с прямоугольной и косоугольной ячейкой. Электронный спектр и величина запрещенной зоны на различных участках поверхности зависят от локальной атомной структуры и ориентации молекул красителя относительно слоев графена. Согласно теоретическим расчетам, выполненным с использованием теории функционала плотности, локальные изменения электронной структуры молекул феназинового красителя и величины запрещенной зоны могут быть связаны с деформацией (сжатием или растяжением) молекул, обусловленной их взаимодействием с верхним слоем графенового покрытия.

Об авторах

А. Н. Чайка

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chaika@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

И. М. Аристова

Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН

Email: chaika@issp.ac.ru
Россия, 142432, Черноголовка

Список литературы

  1. Wallace P.R. // Phys. Rev. 1947. V. 71. P. 622. https://www.doi.org/10.1103/PhysRev.71.622
  2. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V, Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A. // Science. 2004. V. 306. P. 666. https://www.doi.org/10.1126/science.1102896
  3. Aristov V.Yu., Urbanik G., Kummer K., Vyalikh D.V., Molodtsova O.V., Preobrajenski A.B., Hess C., Büchner B., Vobornik I., Fujii J., Panaccione G., Ossipyan Yu.A., Knupfer M. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 992. https://www.doi.org/10.1021/nl904115h
  4. Chaika A.N., Molodtsova O.V., Zakharov A.A., Marchenko D., Sánchez-Barriga J., Varykhalov A., Shvets I.V., Aristov V.Y. // Nano Res. 2013. V. 6. P. 562. https://www.doi.org/10.1007/s12274-013-0331-9
  5. Chaika A.N., Molodtsova O.V, Zakharov A.A., Marchenko D., Sánchez-Barriga J., Varykhalov A., Babenkov S.V., Portail M., Zielinski M., Murphy B.E., Krasnikov S.A., Lübben O., Shvets I.V., Aristov V.Y. // Nanotechnology. 2014. V. 25. P. 135605. https://www.doi.org/10.1088/0957-4484/25/13/135605
  6. Chaika A.N., Aristov V.Y., Molodtsova O.V. // Prog. Mater. Sci. 2017. V. 89. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.04.010
  7. Wu H.-C., Chaika A.N., Huang T.-W., Syrlybekov A., Abid M., Aristov V.Y., Molodtsova O.V., Babenkov S.V., Marchenko D., Sánchez-Barriga J., Mandal P.S., Varykhalov, A.Y., Niu Y., Murphy B.E., Krasnikov S.A., Lübben O., Wang J.J., Liu H., Yang L., Zhang H., Abid M., Janabi Y.T., Molotkov S.N., Chang C.-R., Shvets I. // ACS Nano. 2015. V. 9. P. 8967. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.5b02877
  8. Wu H.-C., Chaika A.N., Hsu M.-C., Huang T.-W., Abid M., Abid M., Aristov V.Y., Molodtsova O.V., Babenkov S.V., Niu Y., Murphy B.E., Krasnikov S.A., Lübben O., Liu H., Chun B.S., Janabi Y.T., Molotkov S.N., Shvets I.V., Lichtenstein A.I., Katsnelson M.I., Chang C.-R. // Nat. Commun. 2017. V. 8. P. 14453. https://www.doi.org/10.1038/ncomms14453
  9. Aristov V.Yu., Chaika A.N., Molodtsova O.V., Babenkov S.V., Locatelli A., Mentes T.O., Sala A., Potorochin D., Marchenko D., Murphy B., Walls B., Zhussupbekov K., Shvets I.V. // ACS Nano. 2019. V. 13. P. 526. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.8b07237
  10. Ouerghi A., Ridene M., Balan A., Belkhou R., Barbier A., Gogneau N., Portail M., Michon A., Latil S., Jegou P., Shukla A. // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. P. 205429. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.83.205429
  11. Gogneau N., Balan A., Ridene M., Shukla A., Ouerghi A. // Surf. Sci. 2012. V. 606. P. 217. https://www.doi.org/10.1016/j.susc.2011.09.021
  12. Ouerghi A., Balan A., Castelli C., Picher M., Belkhou R., Eddrief M., Silly M.G., Marangolo M., Shukla A., Sirotti F. // Appl. Phys. Lett. 2012. V. 101. P. 021603. https://www.doi.org/10.1063/1.4734396
  13. Abe S., Handa H., Takahashi R., Imaizumi K., Fukidome H., Suemitsu M. // J. Appl. Phys. 2011. V. 50. P. 070102. https://www.doi.org/10.1143/JJAP.50.070102
  14. Velez-Fort E., Silly M.G., Belkhou R., Shukla A., Sirotti F., Ouerghi A. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 083101. https://www.doi.org/10.1063/1.4818547
  15. Gogneau N., Ben GouiderTrabelsi A., G. Silly M., Ridene M., Portail M., Michon A., Oueslati M., Belkhou R., Sirotti F., Ouerghi A. // Nanotechnol. Sci. Appl. 2014. V. 7. P. 85. https://www.doi.org/10.2147/NSA.S60324
  16. Hens P., Zakharov A.A., Iakimov T., Syväjärvi M., Yakimova R. // Carbon. 2014. V. 80. P. 823. https://www.doi.org/10.1016/j.carbon.2014.09.041
  17. Suemitsu M., Jiao S., Fukidome H., Tateno Y., Makabe I., Nakabayashi T. // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 094016. https://www.doi.org/10.1088/0022-3727/47/9/094016
  18. Zhou S.Y., Gweon G.-H., Fedorov A., First d. P.N., De Heer W., Lee D.-H., Guinea F., Neto A.C., Lanzara A. // Nat. Mater. 2007. V. 6. P. 770. https://www.doi.org/10.1038/nmat2003
  19. Xia F., Farmer D.B., Lin Y.-m., Avouris P. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 715. https://www.doi.org/10.1021/nl9039636
  20. Choi J., Kim K.J., Kim B., Lee H., Kim S. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 9433. https://www.doi.org/10.1021/jp9010444
  21. Niyogi S., Bekyarova E., Itkis M.E., Zhang H., Shepperd K., Hicks J., Sprinkle M., Berger C., Lau C.N., de Heer W.A, Conrad E.H., Haddon R.C. // Nano Lett. 2010. V. 10. P. 4061. https://www.doi.org/10.1021/nl1021128
  22. Georgakilas V., Otyepka M., Bourlinos A.B., Chandra V., Kim N., Kemp K.C., Hobza P., Zboril R., Kim K.S. // Chem. Rev. 2012. V. 112. P. 6156. https://www.doi.org/10.1021/cr3000412
  23. Martin D.P., Tariq A., Richards B.D.O., Jose G., Krasnikov S.A., Kulak A., Sergeeva N.N. // Chem. Commun. 2017. V. 53. P. 10715. https://www.doi.org/10.1039/C7CC05158A
  24. Sergeeva N.N., Chaika A.N., Walls B., Murphy B.E., Walshe K., Martin D.P., Richards B.D.O., Jose G., Fleischer K., Aristov V.Y., Molodtsova O.V., Shvets I.V., Krasnikov S.A. // Nanotechnology. 2018. V. 29. P. 275705. https://www.doi.org/10.1088/1361-6528/aabf11.
  25. Potorochin D.V., Chaika A.N., Molodtsova O.V., Aristov V.Yu., Marchenko D.E., Smirnov D.A., Makarova A.A., Walls B., Zhussupbekov K., Walshe K., Shvets I.V., Ciobanu A.S., Rabchinskii M.K., Ulin N.V., Baidakova M.V., Brunkov P.N., Molodtsov S.L. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 585. P. 152542. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.152542
  26. Cardona P.-J., Soto C., Martin C., Giquel B., Agusti G., Guirado E., Sirakova T., Kolattukudy P., Julian E., Luquin M. // Microbes Infect. 2006. V. 8. P. 183. https://www.doi.org/10.1016/j.micinf.2005.06.011
  27. Wang Y.T., Zhao F.L., Li K.A., Tong S.Y. // Analytica Chimica Acta. 1999. V. 396 P. 75. https://www.doi.org/10.1016/S0003-2670(99)00365-7
  28. LaManna J.C., McCracken K.A. // Anal. Biochem. 1984. V. 142. P. 117. https://www.doi.org/10.1016/0003-2697(84)90525-6
  29. Fautz R., Husein B., Hechenberger C. // Mutat. Res. 1991. V. 253. P. 173. https://www.doi.org/10.1016/0165-1161(91)90130-Z
  30. Fischer B.B., Krieger-Liszkay A., Eggen R.I. // Environ. Sci. Technol. 2004. V. 38. P. 6307. https://www.doi.org/10.1021/es049673y
  31. Fischer B.B., Krieger-Liszkay A., Eggen R.I. // Plant Sci. 2005. V. 168. P. 747. https://www.doi.org/10.1016/j.plantsci.2004.10.008
  32. Goicoechea J., Zamarreño C.R., Matias I., Arregui F. // Sensors and Actuators B: Chemical. 2008. V. 132. P. 305. https://www.doi.org/10.1016/j.snb.2008.01.056
  33. Bauldreay J., Archer M. // Electrochimica Acta. 1983. V. 28. P. 1515. https://www.doi.org/10.1016/0013-4686(83)85210-4
  34. Jana A.K., Bhowmik B.B. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1999. V. 122. P. 53. https://www.doi.org/10.1016/S1010-6030(98)00467-5
  35. Jana A.K. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2000. V. 132. P. 1. https://www.doi.org/10.1016/S1010-6030(99)00251-8
  36. Giannozzi P., Andreussi O., Brumme T., Bunau O., Buongiorno Nardelli M., Calandra M., Car R., Cavazzoni C., Ceresoli D., Cococcioni M., Colonna N., Carnimeo I., Dal Corso A., de Gironcoli S., Delugas P., DiStasio R.A., Ferretti A., Floris A., Fratesi G., Fugallo G., Gebauer R., Gerstmann U., Giustino F., Gorni T., Jia J., Kawamura M., Ko H.-Y., Kokalj A., Küçükbenli E., Lazzeri M., Marsili M., Marzari N., Mauri F., Nguyen N.L., Nguyen H.-V., Otero-de-la-Roza A., Paulatto L., Poncé S., Rocca D., Sabatini R., Santra B., Schlipf M., Seitsonen A.P., Smogunov A., Timrov I., Thonhauser T., Umari P., Vast N., Wu X., Baroni S. // J. Phys.: Condens. Matter. 2017. V. 29. P. 465901. https://www.doi.org/10.1088/1361-648X/aa8f79
  37. Perdew J.P., Zunger A. // Phys. Rev. B. 1981. V. 23. P. 5048. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.23.5048
  38. Liu G., Gan Y., Quhe R., Lu P. // Chem. Phys. Lett. 2018. V. 709. P. 65. https://www.doi.org/10.1016/j.cplett.2018.08.029
  39. Horcas I., Fernández R., Gómez-Rodríguez J.M., Colchero J., Gómez-Herrero J., Baró A.M. // Rev. Sci. Instrum. 2007. V. 78. P. 013705. https://www.doi.org/10.1063/1.2432410

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (1MB)
Метаданные
3.

Скачать (368KB)
Метаданные
4.

Скачать (1MB)
Метаданные
5.

Скачать (763KB)
Метаданные

© А.Н. Чайка, И.М. Аристова, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».