New model for growth processes of self-assembled monolayers and spatiotemporal materials

Abstract

Growth processes of alkanethiol Self Assembled Monolayers (SAM) on Au(111) have been studied using Thermal Desorption Spectroscopy (TDS) and Scanning Tunneling Microscopy (STM). TDS revealed that both chemisorbed alkyl thiolate and weakly adsorbed dialkyl disulfide dimer coexist in the SAM, and the total amount of dimers changes as a function of the immersion time in the solution. STM showed clear bifurcation into two types of domains corresponding to those seen in TDS. A new SAM growth model proposed in this study will provide novel material systems which show spatiotemporal ordering processes under nonequilibrium open systems.

Au(111)面上のアルカンチオールの自己集合単分子層(SAM)の成長過程を、熱脱離分光法(TDS)と走査トンネル顕微鏡観察(STM)を用いて研究した。TDSにより、化学吸着アルキルチオラートと弱吸着ジアルキルジスルフィド2量体の両方がSAM上に共存し、2量体の全量は溶液中への浸積時間の関数として変化することがわかった。STMでは、TDSに見られた2量体に対応する、明確に別れた2つの型の領域を観察した。この研究で提案した新しいSAM成長モデルは、非平衡解放系において時空秩序化過程を示す新しい材料系を提供するものと考えられる。