[논문]흑연 표면에 형성된 dipyrromethene-trimer 분자의 저차원 나노구조의 주사 터널링 현미경 연구

손승배; 이수진; 한재량; 신지영

doi:10.5757/jkvs.2008.17.5.375

흑연 표면에 형성된 dipyrromethene-trimer 분자의 저차원 나노구조의 주사 터널링 현미경 연구
STM Study of Low Dimensional Nanostructures Formed by Adsorption of Dipyrromethane-trimer Molecules on Graphite Surface 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.17 no.5, 2008년, pp.375 - 380

손승배 (전북대학교 화학과) , 이수진 (전북대학교 화학과) , 한재량 (전북대학교 화학과) , 신지영 (브리티쉬 콜롬비아대 화학과)

초록
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Dipyrromethene 유도체 분자 중 하나인 삼각형 모양의 Co-DPM 거대분자 (Co-DPM-trimer, Fig. 1)를 이용하여 흑연 표면에서 다양한 저차원 분자 나노구조를 형성할 수 있었으며, 이를 주사 터널링 현미경(scanning tunneling microscope)으로 관찰하였다. Co-DPM-trimer 분자를 $CH_2Cl_2$ 용매에 녹여 흑연 표면에 뿌리면, 용매가 증발되며 그 동안 표면에 분자 나노구조가 형성된다. 본 연구에서는 다양한 두께의 긴 1차원 분자선과 2차원 구조인 육각형 패턴을 관찰하였다. 1차원 분자선과 2차원 육각형 패턴의 높낮이 및 구조를 분석한 결과, 1차원 분자선의 경우 흑연 표면에 'edge-on'정렬로 연속된 $\pi-\pi$ stacking 상호작용에 의해서, 그리고 육각형 패턴 구조는 'face-on'정렬을 통해서 형성된 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

We have investigated the low-dimensional nanostructures produced by adsorption of triangular Co coplexed dipyrromethane(DPM-trimer, Fig. 1) on graphite surface by using scanning tunneling microscope. DPM-trimer deposition on the graphite surface leads to the formation of long 1-D molecular wires and 2-D hexagonal patterns. We analyzed the heights and structures of 1-D molecular wires and 2-D hexagonal patterns. The 1-D molecular wires were formed 'edge-on' alignments on graphite surface result of continuos $\pi-\pi$ stacking interactions. The other case of 2-D hexagonal patterns were formed 'face-on' alignments on graphite surface.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

돌출부분의 크기는 대략 직경 4 nm 이내로 나타났다. 돌출 부분의 STM 이미지에서 종종 나타나는 다중 탐침 효과를 없애기 위해 흑연 스텝에서 다중 탐침 여부를 확인하였다.
DPM 분자는 포르피린 분자의 반쪽에 해당하며 포르피린에 비해 상대적으로 반응성이 있어 다양한 구조의 거대분자로 합성될 수 있는 분자로 알려져 있다. 따라서 새로운 저차원 나노구조 형성에 유용한 후보로 사용할 수 있으며, 본 연구에서는 이를 흑연 표면에 적용하여 나노구조 형성을 시도하였다.
25 mm의 Pt/Ir 와이어 (80:20)를 잘라 사용하였다. 본 본문에서 제시되는 모든 STM 결과는 Solver P-47 (NT-MDT, Russia)와 easyScan STM (Nanosurf, Switzerland)을 이용하여 관측하였다 [23, 24]. STM 이미지에 대한 온도 드리프트 영향을 줄이기 위해 모든 STM 이미지들을 평균 평면 제거 방법 (mean plane subtraction)으로 처리하였다.
금속-포르피린 분자를 이용한 2차원 나노구조 형성은 대부분 2차원 육각형 구조로 알려져 있으며 [21, 22], 좀 더 다양한 나노구조 형성을 위해 분자에 여러 기능성 그룹을 붙여 다른 형태의 나노구조를 만들려는 시도가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 최근에 합성된 dipryrromethene (DPM) 유도체인 Co-DPM-trimer 분자를 흑연 표면에 적용하여 나노구조 합성에 응용하였다. DPM 분자는 포르피린 분자의 반쪽에 해당하며 포르피린에 비해 상대적으로 반응성이 있어 다양한 구조의 거대분자로 합성될 수 있는 분자로 알려져 있다.
이 용액을 단결정 흑연(MikroMasch, grade ZYA) 표면에 한 방울 떨어뜨리고, 실온에서 수 시간 건조시켜 표면에서 DCM 용매를 공기중으로 증발시킨 후, 흑연 표면에 형성된 분자 나노구조를 STM을 이용하여 관찰하였다.

대상 데이터

Co-DPM-trimer를 용매 dichloromethane (DCM, CH2Cl2)에 녹여 10 μM 농도의 용액을 제조하였다.
이 용액을 단결정 흑연(MikroMasch, grade ZYA) 표면에 한 방울 떨어뜨리고, 실온에서 수 시간 건조시켜 표면에서 DCM 용매를 공기중으로 증발시킨 후, 흑연 표면에 형성된 분자 나노구조를 STM을 이용하여 관찰하였다. 탐침은 직경 0.25 mm의 Pt/Ir 와이어 (80:20)를 잘라 사용하였다. 본 본문에서 제시되는 모든 STM 결과는 Solver P-47 (NT-MDT, Russia)와 easyScan STM (Nanosurf, Switzerland)을 이용하여 관측하였다 [23, 24].

이론/모형

본 본문에서 제시되는 모든 STM 결과는 Solver P-47 (NT-MDT, Russia)와 easyScan STM (Nanosurf, Switzerland)을 이용하여 관측하였다 [23, 24]. STM 이미지에 대한 온도 드리프트 영향을 줄이기 위해 모든 STM 이미지들을 평균 평면 제거 방법 (mean plane subtraction)으로 처리하였다.

성능/효과

즉 1차원 구조가 2차원 구조의 울타리 역할을 하는 것으로 보인다. 또한 2차원 분자구조 성장은 1차원 분자선에서 뿐 아니라 흑연 스텝에서도 멈추는 것으로 확인되었다. 본 결과는 1차원 분자선이 2차원 분자구조보다 우선적으로 생성되는 것으로 해석된다.

후속연구

1차원 분자선 구조는 edge-on 형태로 2차원 육각형 분자구조는 face-on 형태로 흡착되어 생성된 것으로 보인다. 또한 각 돌출 구조 내의 세부구조를 확인하기 위해서는 금속 위치를 알 수 있는 전자 분광 현미경 연구가 더 필요할 것이며, 형성 메커니즘을 알기 위해서는 용액의 농도 및 형성 시간 및 온도조절 연구가 필요할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	흑연 표면에서 다양한 저차원 분자 나노구조를 무엇을 통해 관찰하였는가?	Dipyrromethene 유도체 분자 중 하나인 삼각형 모양의 Co-DPM 거대분자 (Co-DPM-trimer, Fig. 1)를 이용하여 흑연 표면에서 다양한 저차원 분자 나노구조를 형성할 수 있었으며, 이를 주사 터널링 현미경(scanning tunneling microscope)으로 관찰하였다. Co-DPM-trimer 분자를 $CH_2Cl_2$ 용매에 녹여 흑연 표면에 뿌리면, 용매가 증발되며 그 동안 표면에 분자 나노구조가 형성된다.
	Dipyrromethene 유도체 분자 중 하나인 삼각형 모양의 Co-DPM 거대분자를 이용하여 무엇을 형성할 수 있었는가?	Dipyrromethene 유도체 분자 중 하나인 삼각형 모양의 Co-DPM 거대분자 (Co-DPM-trimer, Fig. 1)를 이용하여 흑연 표면에서 다양한 저차원 분자 나노구조를 형성할 수 있었으며, 이를 주사 터널링 현미경(scanning tunneling microscope)으로 관찰하였다. Co-DPM-trimer 분자를 $CH_2Cl_2$ 용매에 녹여 흑연 표면에 뿌리면, 용매가 증발되며 그 동안 표면에 분자 나노구조가 형성된다.
	Co-DPM-trimer 분자는 어떤 분자로 알려져 있는가?	본 연구에서는 최근에 합성된 dipryrromethene (DPM) 유도체인 Co-DPM-trimer 분자를 흑연 표면에 적용하여 나노구조 합성에 응용하였다. DPM 분자는 포르피린 분자의 반쪽에 해당하며 포르피린에 비해 상대적으로 반응성이 있어 다양한 구조의 거대분자로 합성될 수 있는 분자로 알려져 있다. 따라서 새로운 저차원 나노구조 형성에 유용한 후보로 사용할 수 있으며, 본 연구에서는 이를 흑연 표면에 적용하여 나노구조 형성을 시도하였다.

참고문헌 (25)

J.-M. Lehn, Science 295, 2400 (2002)

상세보기
X. L. Guo, Z. C. Dong, A. S. Trifonov, K. Miki, K. Kimura, and S. Mashiko, Appl. Phys. A 81, 367 (2005)

상세보기
S. K. Dey, T. S. M. Abedin, L. N. Dawe, S. S. Tandon, J. L. Collins, L. K. Thompson, A. V. Postnikov, M. S. Alam, and P. Muller, Inorg. Chem. 46, 7767 (2007)

상세보기
M. Ruben, J.-M. Lehn, and P. Muller, Chem. Soc. Rev. 35, 1056 (2006)

상세보기
J. Yin, Q. Guo, and R. E. Palmer, J. Phys. Chem. B 107, 209 (2003)

상세보기
P. J. Thomas, N. Berovic, P. Laitenberger, R. E. Palmer, N. Bampos, and L. K. M. Sanders, Chem. Phys. Lett. 294, 229 (1998)

상세보기
B. Hulsken, R. van Hameren, P. Thordarson, J. W. Gerritsen, R. J. M. Nolte, A. E. Rowan, M. J. Crossley, J. A. A. W. Elemans, and S. Speller, Jpn. J. Appl. Phys. 45, 1953 (2006)

상세보기
T. Ikeda, M. Asakawa, M. Goto, K. Miyake, T. Ishida, and T. Shimizu, Langmuir 20, 5454 (2004)

상세보기
X. Qiu, C. Wang, Q. Zeng, B. Xu, S. Yin, H. Wang, S. Xu, and C. Bai, J. Am. Chem. Soc. 122, 5550 (2000)

상세보기
S. B. Lei, J. Wang, Y. H. Dong, C. Wang, L. J. Wan, and C. L. Bai, Surf. Interface Anal. 34, 767 (2002)

상세보기
Y. Zhou,B. Wang, M. Zhu, and J. G. Hou, Chem. Phys. Lett. 403, 140(2005)

상세보기
N. Aratani, A. Osuka, Y. H. Kim, D. H. Jeong, and D. Kim, Angew. Chem. Int. Ed. 39, 1458 (2000)

상세보기
R. A. Haycock, C. A. Hunter, D. A. James, U. Michelsem, and L. R. Sutton, Org. Lett. 2, 4235 (2000)
T. N. Milic, N. Chi, D. G. Yablon, G. W. Flynn, J. D. Batteas. And C. M. Drain, Angew. Chem. Int. Ed. 41, 2117 (2002)

상세보기
T. Malinski, and Z. Taha, Nature 358, 676 (1992)

상세보기
Y. Harima, H. Okazaki, Y. Kunugi, K. Yamashita, H. Ishii, and K. Seki, Appl. Phys. Lett. 69, 1059 (1996)

상세보기
J. R. Reimers, T. X. Lu, M. J. Crossley, and N. S. Hush, Nanotechnology 7, 424 (1996)

상세보기
C. H. M. Maree, S. J. Roosendaal, T. J. Savenije, R. E. I. Schropp, T. J. Schaafsma, and F. H. P. M. Habraken, J. Appl. Phys. 80, 3381 (1996)

상세보기
J. Kido, M, Kimura, and K. Nagai, Science 267, 1332 (1995)

상세보기
Z. Bao, Z. A. Dodabalapur, and A. J. Lovinger, Appl. Phys. Lett. 69, 4108 (1996)

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J. A. A. W. Elemans, M. C.Lensen, J. W. Gerrisen, H. Van Kempen, S. Speller, R. J. M. Nolte, and A. E. Rowan, Adv. Mater. 15, 2070 (2003)

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Unpublished results
손승배, 이해성, 전일철, 한재량, 한국진공학회지 15, 81 (2006)

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S. B. Son, H. Lee, I. C. Jeon, S. K. Park, and J. R. Hahn, J. Nanosci. Nanotech. 6, 2494 (2006)
P. Samori, H. Engelkamp, P. de Witte, A. E. Rowan, R. J. M. Nolte, and J. P. Rabe, Angew. Chem. Int. Ed. 40, 2348 (2001)

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