Simple lattice model of self-assembling metal–organic layers of pyridyl-substituted porphyrins and copper on Au(111) surface

文献情報

出版日 2021-08-20
DOI 10.1039/D1CP03111B
インパクトファクター 3.676
著者

Anastasiia I. Fadeeva, Vitaly A. Gorbunov, Alexander V. Myshlyavtsev


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要旨

A simple lattice model of metal–organic adsorption layers self-assembling on a Au(111) surface and based on pyridyl-substituted porphyrins differing in the number of functional groups and their position has been proposed. The model has been parameterized using DFT methods. The ground state analysis of the considered model demonstrates the variety of surface-confined metal–organic networks (SMONs) containing square, linear, and discrete elements appearing in the adsorption layer depending on the partial pressure of the components. The SMONs comprising more symmetrical molecules with a greater number of pyridyl substituents in the porphyrin core exhibit more diverse phase behavior. Structures of the phase diagrams were verified at nonzero temperatures using Grand Canonical Monte Carlo simulations. It was found that the continuous SMONs have higher thermal stability at relatively low partial pressures of the organic component, while the linear and discrete SMONs are more thermally stable at high pressure. Depending on the partial pressure of the organic component, thermal destruction of continuous SMONs occur either through the formation of defects/islands having structures of the linear SMONs, or through the sublimation of individual structural elements. Melting of linear SMONs reveals the appearance of 2D pores or islands of a purely organic phase. The latter fact is confirmed by the experimentally observed coexistence of these phases.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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