Orientador: Abner de Siervo

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: O estudo de sistemas moleculares em cima de substratos metálicos tem atraído uma crescente atenção da comunidade científica. O melhor entendimento sobre as características de auto-organização e a habilidade de controlá-las em moléculas tem gerado formas mais baratas e rápidas de usar a...

Resumo: O estudo de sistemas moleculares em cima de substratos metálicos tem atraído uma crescente atenção da comunidade científica. O melhor entendimento sobre as características de auto-organização e a habilidade de controlá-las em moléculas tem gerado formas mais baratas e rápidas de usar a abordagem bottom-up em nanociência. Dentre os diversos estudos feitos, podemos citar o desenvolvimento de sensores de gás que utilizam do sinal magnético de uma camada auto-organizada de moléculas e da ligação de pequenas moléculas como CO ou NO que promovem a emergência de magnetismo na amostra. Outro aspecto interessante do estudo de sistemas moleculares se encontra na similariedade das moléculas que podem ser utilizadas com moléculas encontradas nos processos recorrentes na natureza, por exemplo, as clorofilas e hemoglobinas. Isto significa que ao estudar moléculas simples é possível mimetizar um comportamento parecido com o das moléculas citadas. Neste sentido, em nosso trabalho estudamos dois tipos de moléculas ¿ Porfirinas e Ftalocianinas ¿ e as propriedades estruturais quando depositadas em diferentes substratos metálicos. As porfirinas foram analisadas em uma superfície de baixo índice de Miller, Cu(111), e tiveram seu comportamento comparado com o análogo em superfícies vicinais, Au(332) e Au(788). As porfirinas formam estruturas em 1D quando depositadas em pequenas quantidades, dependendo da natureza do substrato e a largura de seu terraço. Em maiores coberturas, as porfirinas formam diferentes estruturas de empacotamento fechado em 2D, de simetrias quadrada e paralelogrâmica. Eletronicamente observou-se a modificação do entorno químico do níquel quando a molécula de NiTPP é adsorvida no Cu(111). As ftalocianinas foram depositadas em diferentes substratos visando a produção de co-organização de dois tipos de moléculas num padrão tabuleiro de xadrez. Após a obtenção do padrão de tabuleiro de xadrez, nós realizamos experimentos para elucidar os mecanismos que possibilitam formar tais estruturas. Com o intuito de estudar auto-organização molecular, nós empregamos técnicas sensíveis a superfícies como a Microscopia de Tunelamento, Espectroscopia de Tunelamento e Espectroscopia de Fotoemissão por Raios-X. Tais técnicas possibilitam a obtenção das propriedades estruturais e eletrônicas das nanoestruturas formadas

Abstract: The study of molecular systems on top of metal substrates has gathered increased atten-tion of the scientific community. Better understanding over different self-assembly haracteristics and the ability to control them in molecules has led to the development of quicker and cheaper routes of...

Abstract: The study of molecular systems on top of metal substrates has gathered increased atten-tion of the scientific community. Better understanding over different self-assembly haracteristics and the ability to control them in molecules has led to the development of quicker and cheaper routes of the use of the bottom-up approach in nanoscience. Among the diverse studies, we can cite the development of gas sensors that use the mag-netic signal of a self-assembled layer of molecules and the eventual binding of small molecules such as CO or NO leading to the emergence of magnetism on the sample. Another interesting aspect of the study of molecular systems is the similarity of molecules commonly used with molecules found in nature processes, e.g. chlorophylls and hemeglobins. This means that by studying simple molecules one can try to mimic the natural processes of those natural molecules. In this sense, in our work we have studied two classes of molecules ¿ Porphyrins and Phthalocyanines ¿ and their structural properties when deposited on different metal substrates. The porphyrins were analyzed on a low-index miller surface, Cu(111) and compared to their be-havior when deposited on vicinal substrates, Au(332) and Au(788). The porphyrins were ob-served to form 1D structures when deposited in small quantities depending on the nature of the substrate and its terrace width. At higher coverages, porphyrins formed different close-packed 2D structures, with square and parallelogram symmetry. Electronically was observed the modifica-tion of the chemical environment of nickel when NiTPP is adsorbed on Cu(111). The phthalo-cyanines were deposited on different substrates as well, towards the goal of producing co-assembling of two types of molecules as chessboard arrays. After the chessboard array was obtained, we gathered knowledge about the mechanisms that formed such structures. Towards the goal of studying molecular self-assembly, we have employed proper surface sensitive techniques such as Scanning Tunneling Microscopy, Scanning Tunneling Spectroscopy and X-Ray Photoelectron Spectroscopy. Such techniques allowed us to obtain the structural and electronic properties of the nanostructures formed