Zlato in površina Au(111)

Zlato najdemo v 11. skupini periodnega sistema pod srebrom. Pri sobni temperaturi ga najdemo v trdnem stanju, njegovo tališče znaša 1064 ^◦C. Je zelo kovna kovina, kot tudi raztegljiva. Poleg tega pa ga pogosto uporabljamo v zlitinah z bakrom, nikljem, aluminijem in kobaltom, še posebej pri izdelavi nakita. Ima polno zasedeno 5d lupino, v 6s pa ima en sam elektron, kar je razlog, da je zelo nereaktivno. Ravno zaradi tega je potem zelo odporno na vodo, baze, nekatere kisline in tudi na koro-zijo. Velja, da je dober elekričen in toplotni prevodnik. Zlato je zanimiva kovina, saj jo poznamo in uporabljamo v vsakdanjem življenju kot inertno kovino, nanodelci zlata pa so zelo reaktivni in dobri katalizatorji. Poleg tega se zlato uporablja tudi v medicini [13].

Kristalna struktura zlata je ploskovno centrirana kocka. Na sliki 3.9a je prikazan posnetek površine z Millerjevimi indeksi (111). Opazimo tudi atomske stopnice. Pri zlatu njihova višina meri 0,24 nm. (111) površina se rekombinira tako, da se atomi uredijo v periodične domene PCK in heksagonalnega gostega zloga (angl. hexagonal close-packed - HCP), pri čemer za PCK velja ABC ureditev atomskih plasti, za HCP pa ABA. To na slikah površine opazimo v obliki vzorca ribje kosti. Osnovna celica torej zajema prehod iz PCK v HCP in nazaj v PCK v (110) smeri. Njen model atomske strukture je prikazan na sliki 3.8. Dolžina celice znaša 6,3 nm oziroma 22 medmrežnih razdalj, kar je označeno na sliki 3.9b z modro barvo. Na zgornji plasti se v teh 22 medmrežnih razdalj razporedi 23 atomov - en atom se vrine, zaradi česar je zgornja plast za 4,34 % v (110) smeri stisnjena, kar povzroči upogib vrste atomov na površini. Ravno zaradi tega pride potem do prehajanja iz PCK v HCP.

Iz meritev teh razdalij smo potem določili kalibracijo mikroskopa v x in y smeri v odvisnosti od temperature, ki je predstavljena v poglavju 5.2. Kot dislokacije je na sliki 3.9b označen z rdečo in znaša 120^◦. S črnim kvadratom pa so uokvirjene 3 smeri orientacije ribje kosti [18, 19, 20].

Poglavje 3. Priprava konice in vzorca

Slika 3.8: Slika atomske strukture osnovne celice ribje kosti na zlatu. Oranžne kroglice prikazujejo vrhnjo plast atomov, rdeči vrinjene atome, rumene pa spodnjo plast atomov.

(a) (b)

Slika 3.9: (a) Atomske stopnice na površini Au(111) in vzorec ribje kosti na terasah.

(b) Izsek iz slike (a) z označenimi orientacijami (črn kvadrat), kotom med domenama (rdeče) in dolžino osnovne celice (modro). Slika je bila posneta pri napetosti -1 V, toku -150 pA in temperaturi 77 K.

28

Poglavje 4

Vpliv podlage na samourejanje 2-merkaptobenzimidazola

Molekule se lahko na površino vežejo z različnimi kemijskimi vezmi ali pa na podlagi van der Waalsove sile. Prvemu pojavu pravimo kemisorpcija drugemu pa fizisorp-cija. Vezava z van der Waalsovimi silami je šibka, medtem ko je vezava s kemijskimi vezmi močnejša [2]. Na ureditev molekul na površini vplivajo tudi parametri, pri katerih opravimo nanos molekul na površino. Naš sistem nam je omogočal, da smo pri eksperimentu lahko spreminjali temperaturo vzorca oziroma površine na katero smo naparevali molekule ter temperaturo talilne posodice naparjevalnika, v kateri so bile molekule. Temperatura vzorca vpliva na termično energijo molekul, ki jo imajo te na voljo za prerazporeditev, ko pristanejo na vzorcu, zato dobimo pri različnih temperaturah različne vzorce ureditve molekul na površini. Sami smo lahko določili tudi čas naparevanja, od česar je potem odvisna koncentracija molekul na povr-šini vzorca. Molekule se na povrpovr-šini, v odvisnosti od teh parametrov, razporedijo energijsko najbolj ugodno.

Molekule 2-merkaptobenzimidazol (2-MBI), ki smo jih naparevali, so antikorozij-ske molekule. Kemijski zapis molekule se glasi C7H6N2S, struktura pa je prikazana na sliki 4.1.

Slika 4.1: Kemijska struktura molekule 2-merkaptobenzimidazol. S črno so narisani ogljikovi atomi, z modro dušikovi, z belo vodikovi atomi in z rumeno žveplov atom.

Za 2-MBI je značilno, da njihovi premazi dobro varujejo bakrene površine pred korozijo [3]. Pojav korozije namreč predstavlja veliko težavo v industriji, saj lahko zaradi oksidacije površine izdelek izgubi svoje prvotne funkcije. Za preprečevanje

Poglavje 4. Vpliv podlage na samourejanje 2-merkaptobenzimidazola

tega se zato zelo pogosto uporabljajo premazi z inhibitorji korozije. Kot že prej omenjeno, predstavljajo molekule 2-merkaptobenzimidazol dobro zaščito bakra. Da molekula zaščiti površino, mora na njej tvoriti dobro zaščitno plast, ki je stabilno vezana na površino. Dozdajšnje raziskave tega problema kažejo, da se molekula 2-MBI lahko veže na površino preko žveplovega atoma ali dušikova, najmočneje vezana pa je, če se veže z obema [21]. Kot že omenjeno je samoureditev molekul odvisna od temperature vzorca in koncentracije molekul na površini. Pri nižjih temperaturah (50 K - 100 K) in pri koncentraciji manjši od enega sloja molekul na površini, se molekule uredijo v urejene vzporedne vrste znotraj otočkov molekul, ali pa se v obliki trakov naberejo na robovih teras. Če ta vzorec ponovno pogrejemo, se molekule na površini uredijo v verige. Pri višji temperaturi (od 300 K naprej) in koncentraciji manjši od ene plasti tvorijo molekule neurejeno amorfno plast, pri večji koncentraciji pa pri višjih temperaturah opazimo urejeno plast. Molekule se namreč uredijo v pare ali trikotnike po celotni površini [2, 3].

Zanimalo nas je kako podlaga vpliva na vezavo in samourejanje 2-MBI. V ta namen smo izvedli dve seriji eksperimentov, najprej na izolativni CuN plasti, potem pa še na Ag(111). Rezultate smo primerjali z ugotovitvami samourejanja 2-MBI na Cu(111), ki so predstavljeni v literaturi [2, 3]. V prihodnosti pa nameravamo opraviti še eksperiment naparevanja 2-MBI na zlato.