Naši kolege Iva Šrut Rakić i Marko Kralj, u suradnji s prof. Biljan i njezinom grupom s Kemijskog odsjeka PMF-a, proučavali su polimerizaciju nitrozo molekula na zlatu. Značaj ovog rada je u prvoj uspješnoj upotrebi našeg novog mikroskopa bliskog polja za identifikaciju različitih molekularnih skupina na nanoskali.

Polymerization of aromatic dinitroso derivatives initiated by nitroso-terminated monolayer on Au(111) surface: Insights from ellipsometry, AFM and nano-FTIR spectroscopy

Laura Nuić, Barbara Panić, Lovorka-Kristina Pereković, Iva Šrut Rakić, Marko Kralj, Ana Mihanović, Hrvoj Vančik, Ivana Biljan, Polymer 271, 125795 (2023).

DOI:  10.1016/j.polymer.2023.125795

Kroz dugogodišnju suradnju s prof. Ivanom Biljan s Kemijskog odsjeka PMF-a, članovi SIMAT grupe istražuju samosastavljanje aromatskih C-nitrozobenzena molekula na Au(111), a posebno njihovu dimerizaciju i stvaranje dvosloja s naglaskom na otkrivanje i razrješavanje strukture takvih slojeva do molekularne razine. U najnovijim eksperimentima proučavano je stvaranje tankih filmova azodioksi polimera, gdje je po prvi put primijenjena infracrvena (nano-FTIR) spektroskopija na nanoskali. To je zahvaljujući nedavno instaliranom mikroskopu bliskog polja na Institutu za fiziku, IR-neaSCOPE+fs (slika 1) koji je proizvod tvrtke Attocube Systems AG i koji ima nano-FTIR funkcionalnost zahvaljujući ugrađenom širokopojasnom ultrabrzom IR laserskom izvoru. Mikroskop je dio strateškog infrastrukturnog projekta Instituta CALT. Nano-FTIR tehnika idealan je alat za širok raspon interdisciplinarnih istraživanja uključujući organske (pojedinačne molekule, polimeri, organski poluvodiči, biomaterijali) i anorganske materijale (oksidi, minerali, poluvodiči, 2D materijali), te razne primjene kao što su plazmonika, ekscitonika, ili pak baterije. Ovaj rad kombinira nano-FTIR karakterizaciju s elipsometrijom i mikroskopijom atomske sile (AFM).

Elipsometrijska mjerenja otkrila su povećanje debljine filma nakon što su inicijalno formirane nitrozo skupine u obliku površinskog jednoslojnog sloja bile podvrgnute interakcijama s različitim drugim aromatskim dinitrozo derivatima u otopini, što ukazuje na stvaranje azodioksi oligomernih filmova. Utvrđeno je da duža vremena adsorpcije dovode do većih debljina formiranih površinskih filmova, što ukazuje na veću tendenciju stvaranja azodioksi oligomera. U skladu s tim nalazom, AFM topografija snimljena nakon izlaganja Au(111) podloge površinski modificirane mononitrozo derivatom različitim aromatskim dinitrozo spojevima, otkrile su prisutnost velikog broja otoka čija se gustoća povećava s dužim vremenom adsorpcije. Konačno, nano-FTIR spektroskopija omogućila je kemijsku identifikaciju tih filmova na nanoskali. Karakteristične vrpce pripisane E-azodioksi skupinama detektirane su u nano-FTIR spektrima, što snažno podupire zaključak da otoci na AFM slikama predstavljaju azodioksi oligomere, čija je formacija pokrenuta interakcijama nitrozo skupina na jednoslojnom međusklopu s dinitrozo derivatima u otopini. Rezultati dobiveni u sklopu ovog istraživanja, motiviraju na daljnje proučavanje električnih svojstava takvih aromatskih dinitrozo derivata koji su ovdje korišteni za konstrukciju filmova azodioksi oligomera, npr. izvođenjem mjerenja vodljivosti okomito kroz adsorbirane oligomerne lance skenirajućom tunelirajućom spektroskopijom, kako bi se pokazalo jesu li ti sustavi potencijalni organski poluvodiči.