Resolving Atomic-Scale Defects in Conjugated Polymers On-Surfaces

. 2022 Aug 26 ; 28 (48) : e202200944. [epub] 20220706

Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Německo Médium print-electronic

Typ dokumentu časopisecké články

Perzistentní odkaz   https://www.medvik.cz/link/pmid35686485

Atomic scale defects significantly affect the mechanical, electronic, and optical properties of π-conjugated polymers. Here, isolated atomic-scale defects are deliberately introduced into a prototypical anthracene-ethynylene π-conjugated polymer, and its local density of states is carefully examined on the atomic scale to show how individual defects modify the inherent electronic and magnetic properties of this one-dimensional systems. Scanning tunneling and atomic force microscopy experiments, supplemented with density functional theory calculations, reveal the existence of a sharp electronic resonance at the Fermi energy around certain defects, which is associated with the formation of a local magnetic moment accompanied by substantial mitigation of the mobility of charge carriers. While defects in traditionally synthesized polymers lead to arbitrary conformations, the presented results clearly reflect the preferential formation of low dimensional defects at specific polymer sites, which may introduce the possibility of engineering macroscopic defects in surface-synthesized conjugated polymers.

Zobrazit více v PubMed

A. Kraft, A. C. Grimsdale, A. B. Holmes, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 402-428;

Angew. Chem. 1998, 110, 416-443.

Z. Qiu, B. A. G. Hammer, K. Müllen, Prog. Polym. Sci. 2020, 100, 101179.

J. Roncali, Macromol. Rapid Commun. 2007, 28, 1761-1775.

Y. Zhang, B. de Boer, P. W. M. Blom, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010, 81, 085201.

H. T. Nicolai, M. Kuik, G. A. H. Wetzelaer, B. de Boer, C. Campbell, C. Risko, J. L. Brédas, P. W. M. Blom, Nat. Mater. 2012, 11, 882-887.

D. Abbaszadeh, A. Kunz, N. B. Kotadiya, A. Mondal, D. Andrienko, J. J. Michels, G. J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, Chem. Mater. 2019, 31, 6380-6386.

L. G. Kaake, P. F. Barbara, X. Y. Zhu, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 628-635.

R. Meng, Y. Li, C. Li, K. Gao, S. Yin, L. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19, 24971-24978.

L. Romaner, A. Pogantsch, P. S. de Freitas, U. Scherf, M. Gaal, E. Zojer, E. J. W. List, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 597-601.

V. I. Arkhipov, P. Heremans, E. v. Emelianova, H. Bässler, Phys. Rev. B 2005, 71, 045214.

M. Silver, L. Pautmeier, H. Bässler, M. Silver, L. Pautmeier, H. Bässler, SSCom 1989, 72, 177-180.

V. I. Arkhipov, H. von Seggern, E. v. Emelianova, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 5074.

V. I. Arkhipov, E. v. Emelianova, G. J. Adriaenssens, Phys. Rev. B 2001, 64, 125125.

D. Hu, J. Yu, K. Wong, B. Bagchl, P. J. Rossky, P. F. Barbara, Nature 2000, 405, 1030-1033.

Z. Liang, A. Nardes, D. Wang, J. J. Berry, B. A. Gregg, Chem. Mater. 2009, 21, 4914-4919.

C. Tanase, P. W. M. Blom, D. M. de Leeuw, E. J. Meijer, Phys. Status Solidi A 2004, 201, 1236-1245.

L. Xu, J. Wang, J. W. P. Hsu, Phys. Rev. Appl. 2016, 6, 064020.

J. Yu, D. Hu, P. F. Barbara, Science 2000, 289, 1327-1330.

J. M. Lupton, P. Schouwink, P. E. Keivanidis, A. C. Grimsdale, K. Müllen, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 154-158.

P. A. Troshin, D. K. Susarova, Y. L. Moskvin, I. E. Kuznetsov, S. A. Ponomarenko, E. N. Myshkovskaya, K. A. Zakharcheva, A. A. Balakai, S. D. Babenko, V. F. Razumov, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 4351-4357.

L. Grill, S. Hecht, Nat. Chem. 2020, 12, 115-130.

Q. Shen, H. Y. Gao, H. Fuchs, Nano Today 2017, 13, 77-96.

S. Clair, D. G. de Oteyza, Chem. Rev. 2019, 119, 4717-4776.

J. Cai, P. Ruffieux, R. Jaafar, M. Bieri, T. Braun, S. Blankenburg, M. Muoth, A. P. Seitsonen, M. Saleh, X. Feng, K. Müllen, R. Fasel, Nature 2010, 466, 470-473.

G. Galeotti, F. de Marchi, E. Hamzehpoor, O. MacLean, M. Rajeswara Rao, Y. Chen, L. v. Besteiro, D. Dettmann, L. Ferrari, F. Frezza, P. M. Sheverdyaeva, R. Liu, A. K. Kundu, P. Moras, M. Ebrahimi, M. C. Gallagher, F. Rosei, D. F. Perepichka, G. Contini, Nat. Mater. 2020, 19, 874-880.

P. Ruffieux, S. Wang, B. Yang, C. Sanchez-Sanchez, J. Liu, T. Dienel, L. Talirz, P. Shinde, C. A. Pignedoli, D. Passerone, T. Dumslaff, X. Feng, K. Müllen, R. Fasel, Nature 2016, 531, 489-492.

D. J. Rizzo, G. Veber, T. Cao, C. Bronner, T. Chen, F. Zhao, H. Rodriguez, S. G. Louie, M. F. Crommie, F. R. Fischer, Nature 2018, 560, 204-208.

O. Gröning, S. Wang, X. Yao, C. A. Pignedoli, G. Borin Barin, C. Daniels, A. Cupo, V. Meunier, X. Feng, A. Narita, K. Müllen, P. Ruffieux, R. Fasel, Nature 2018, 560, 209-213.

B. Cirera, A. Sánchez-Grande, B. de la Torre, J. Santos, S. Edalatmanesh, E. Rodríguez-Sánchez, K. Lauwaet, B. Mallada, R. Zbořil, R. Miranda, O. Gröning, P. Jelínek, N. Martín, D. Ecija, Nat. Nanotechnol. 2020, 15, 437-443.

A. Sánchez-Grande, J. I. Urgel, A. Cahlík, J. Santos, S. Edalatmanesh, E. Rodríguez-Sánchez, K. Lauwaet, P. Mutombo, D. Nachtigallová, R. Nieman, H. Lischka, B. de la Torre, R. Miranda, O. Gröning, N. Martín, P. Jelínek, D. Écija, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 17594-17599;

Angew. Chem. 2020, 132, 17747-17752.

J. Lawrence, P. Brandimarte, A. Berdonces-Layunta, M. S. G. Mohammed, A. Grewal, C. C. Leon, D. Sánchez-Portal, D. G. de Oteyza, ACS Nano 2020, 14, 4499-4508.

L. Gross, F. Mohn, N. Moll, P. Liljeroth, G. Meyer, Science 2009, 325, 1110-1114.

L. Gross, B. Schuler, N. Pavliček, S. Fatayer, Z. Majzik, N. Moll, D. Peña, G. Meyer, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3888-3908;

Angew. Chem. 2018, 130, 3950-3972.

D. G. de Oteyza, P. Gorman, Y. C. Chen, S. Wickenburg, A. Riss, D. J. Mowbray, G. Etkin, Z. Pedramrazi, H. Z. Tsai, A. Rubio, M. F. Crommie, F. R. Fischer, Science 2013, 340, 1434-1437.

A. Riss, A. P. Paz, S. Wickenburg, H. Z. Tsai, D. G. de Oteyza, A. J. Bradley, M. M. Ugeda, P. Gorman, H. S. Jung, M. F. Crommie, A. Rubio, F. R. Fischer, Nat. Chem. 2016, 8, 678-683.

A. Berdonces-Layunta, J. Lawrence, S. Edalatmanesh, J. Castro-Esteban, T. Wang, M. S. G. Mohammed, L. Colazzo, D. Peña, P. Jelínek, D. G. de Oteyza, ACS Nano 2021, 15, 5610-5617.

H. González-Herrero, J. I. Mendieta-Moreno, S. Edalatmanesh, J. Santos, N. Martín, D. Écija, B. de la Torre, P. Jelinek, Adv. Mater. 2021, 33, 2104495.

J. Li, S. Sanz, M. Corso, D. J. Choi, D. Peña, T. Frederiksen, J. I. Pascual, Nat. Commun. 2019, 10, 200.

S. Mishra, D. Beyer, R. Berger, J. Liu, O. Gröning, J. I. Urgel, K. Müllen, P. Ruffieux, X. Feng, R. Fasel, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1147-1152.

Y. Zheng, C. Li, C. Xu, D. Beyer, X. Yue, Y. Zhao, G. Wang, D. Guan, Y. Li, H. Zheng, C. Liu, J. Liu, X. Wang, W. Luo, X. Feng, S. Wang, J. Jia, Nat. Commun. 2020, 11.

P. T. Landsberg in Recombination in Semiconductors, Cambridge University Press, Cambridge, 1991.

R. Smith in Semiconductors, Cambridge University Press, Cambridge, 1959.

A. Sánchez-Grande, B. de la Torre, J. Santos, B. Cirera, K. Lauwaet, T. Chutora, S. Edalatmanesh, P. Mutombo, J. Rosen, R. Zbořil, R. Miranda, J. Björk, P. Jelínek, N. Martín, D. Écija, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6559-6563;

Angew. Chem. 2019, 131, 6631-6635.

J. Kondo, Prog. Theor. Phys. 1964, 32, 37-49.

M. Ternes, A. J. Heinrich, W. D. Schneider, J. Condens. Matter Phys. 2008, 21, 053001.

B. de la Torre, A. Matěj, A. Sánchez-Grande, B. Cirera, B. Mallada, E. Rodríguez-Sánchez, J. Santos, J. I. Mendieta-Moreno, S. Edalatmanesh, K. Lauwaet, M. Otyepka, M. Medveď, Á. Buendía, R. Miranda, N. Martín, P. Jelínek, D. Écija, Nat. Commun. 2020, 11, 4567.

B. Schuler, S. Fatayer, F. Mohn, N. Moll, N. Pavliček, G. Meyer, D. Peña, L. Gross, Nat. Chem. 2016, 8, 220-224.

P. Zahl, Y. Zhang, Energy Fuels 2019, 33, 4775-4780.

H. O. Frota, Phys. Rev. B 1992, 45, 1096-1099.

O. Újsághy, J. Kroha, L. Szunyogh, A. Zawadowski, Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 2557-2560.

Y. H. Zhang, S. Kahle, T. Herden, C. Stroh, M. Mayor, U. Schlickum, M. Ternes, P. Wahl, K. Kern, Nat. Commun. 2013, 4.

K. Nagaoka, T. Jamneala, M. Grobis, M. F. Crommie, Phys. Rev. Lett. 2002, 88.

B. Mallada, B. de la Torre, J. I. Mendieta-Moreno, D. Nachtigallová, A. Matěj, M. Matoušek, P. Mutombo, J. Brabec, L. Veis, T. Cadart, M. Kotora, P. Jelínek, J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 14694-14702.

S. Kawai, S. Nakatsuka, T. Hatakeyama, R. Pawlak, T. Meier, J. Tracey, E. Meyer, A. S. Foster, Sci. Adv. 2018, 4.

Y. Morita, S. Suzuki, K. Sato, T. Takui, Nat. Chem. 2011, 3, 197-204.

I. Horcas, R. Fernández, J. M. Gómez-Rodríguez, J. Colchero, J. Gómez-Herrero, A. M. Baro, Rev. Sci. Instrum. 2007, 78, 013705.

V. Blum, R. Gehrke, F. Hanke, P. Havu, V. Havu, X. Ren, K. Reuter, M. Scheffler, Computer Comput. Phys. Commun. 2009, 180, 2175-2196.

A. D. Becke, Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.

P. Hapala, G. Kichin, C. Wagner, F. S. Tautz, R. Temirov, P. Phys. Rev. B 2014, 90, 085421.

O. Krejčí, P. Hapala, M. Ondráček, P. Jelínek, Phys. Rev. B 2017, 95.

J. Peng, J. Guo, P. Hapala, D. Cao, R. Ma, B. Cheng, L. Xu, M. Ondráček, P. Jelínek, E. Wang, Y. Jiang, Nat. Commun. 2018, 9.

Nejnovějších 20 citací...

Zobrazit více v
Medvik | PubMed

On-surface synthesis of non-benzenoid conjugated polymers by selective atomic rearrangement of ethynylarenes

. 2023 Feb 08 ; 14 (6) : 1403-1412. [epub] 20221220

Najít záznam

Citační ukazatele

Nahrávání dat ...

Možnosti archivace

Nahrávání dat ...