利用金奈米微粒研究直線型金屬串錯合物之導電性質與介電常數

簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表

研究生：	魏秀穎 Wei, Hsiu-Ying
論文名稱：	利用金奈米微粒研究直線型金屬串錯合物之導電性質與介電常數
指導教授：	陳俊顯
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學系 Department of Chemistry
論文出版年：	2006
畢業學年度：	94
語文別：	中文
論文頁數：	116
中文關鍵詞：	分子導電性、介電常數
相關次數：	點閱：3 下載：0
分享至:	分享至facebook 分享至twitter

查詢本校圖書館目錄查詢臺灣博碩士論文知識加值系統勘誤回報

我們可藉由測量分子導電性來瞭解分子的導電性質與發展分子導線在半導體方面的應用。所探討的分子為金屬串分子錯合物，由台大彭旭明老師所提供。分子中有三到七個金屬中心是由四個砒啶胺配位基所架構成具有金屬—金屬作用力之直線型金屬串錯合物分子。本研究主要分為兩個部分，以兩種電化學方法討論分子的導電性質與介電常數。第一個部分為採用IDA電極(interdigitated array electrodes)量測分子的導電性，測量方法是利用IDA電極約15 □m的間距，使得排列於兩極間的金奈米微粒能藉由核上包覆分子進行電子傳遞，得到金屬串分子集體的導電行為，所測得之分子電阻值約在10~250 M□左右，穿遂衰減常數(□)以鎳核金屬串錯合物而言為0.62 Ni-1或0.29 Å-1，以鈷金屬串錯合物而言為0.58 Co-1或0.26 Å-1，以鉻核金屬串錯合物而言為0.38 Ni-1或0.17 Å-1。
第二部分的研究是以金奈米微粒的QDL(quantized double- layer)效應研究金屬串分子的介電常數值，金奈米微粒的電容因尺度而小至~10-18 F時，材料上的電子傳遞會大幅提升電位差，唯提高輸入電位或將電容內的電子傳遞出去，材料才能接受下一個電子，因此造成單電子的充電效應，稱為QDL效應。利用QDL效應的波距與材料電容成反比，可計算得到金屬串分子的介電常數值約為15~35。

第一章、緒論    1
1-1　分子導電性    1
1-1-1　量測分子導電性質之文獻回顧    1
1-1-1-1斷裂連結系統(Break Junction)    3
1-1-1-2掃瞄式探針法(Scanning Probe Methods)    9
1-1-1-3　導線交錯之測量法(Cross-Wire Method)    11
1-1-1-4　IDA (interdigitated array electrodes)電極量測法    12
1-2　金奈米微粒相關簡介    15
1-2-1奈米科技簡介    15
1-2-2　金奈米微粒之光學性質    16
1-2-3　金奈米微粒的量子化電容充電效應(quantized double-layer charging)    17
1-2-3-1　庫侖障礙(coulomb blockade)    19
1-3　介電材料以及介電常數    23
1-4　金奈米微粒的製備方法    25
1-4-1　水相檸檬酸鈉還原法(Citrate Reduction)    25
1-4-2　兩相法(Two-Phase Synthesis)    26
1-4-2-1　金奈米微粒的形狀    28
1-4-2-2　配基置換反應(place-exchange)    29
1-4-3　其他硫醇保護基(other sulfur ligands)    31
1-4-4　其他保護基(other nonsulfur ligands)    31
1-4-4-1　三苯基磷法(triphenylphosphine)    32
1-4-4-2　異氰化物法(isocyanide)    33
1-5　直線型多核金屬串分子簡介    36
1-6　實驗動機    38
第二章、實驗部分    39
2-1　藥品與器材    39
2-1-1　化學藥品    39
2-1-2　實驗器材    40
2-1-2　實驗儀器    41
2-2　金奈米微粒之製備    41
2-2-1　兩相法    41
2-2-1-1　兩相法金奈米微粒之製備    41
2-2-1-2　兩相法金奈米微粒之粒徑分餾    41
2-2-2　三苯基磷法    41
2-3　金奈米微粒之鑑定    41
2-3-1　UV/Vis測量    41
2-3-2　核磁共振儀測量(NMR，Nuclear Magnetic Resonance)    41
2-4　金奈米微粒之表面修飾    41
2-4-1　修飾方式    41
2-4-2　紅外線光譜測量    41
2-5　電化學分析方法簡介    41
2-5-1　分子導電性測量    41
2-5-1-1　IDA電極(interdigitated array electrodes)    41
2-5-1-2　電極接法及空白電極測試    41
2-5-1-3　樣品製備方式    41
2-5-1-4　IDA電極接法及參數    41
2-5-2　量測分子的介電常數    41
2-5-2-1　差式脈波伏安法(Differential Pulse Voltammetery，DPV)    41
2-5-2-2　三電極系統的製作與清理    41
2-5-2-3　樣品製備方式    41
2-5-2-4　量測方式    41
3-1　直線型金屬串錯合物導電性測量    41
3-1-1　鎳核金屬串分子    41
3-1-2　鈷核金屬串分子    41
3-1-3　鉻核金屬串分子    41
3-2　直線型金屬串錯合物介電常數測量    41
3-2-1　三核鎳金屬串分子對於金奈米微粒QDL現象之影響    41
3-2-2　三核鈷金屬串分子對於金奈米微粒QDL現象之影響    41
3-2-1　三核鉻金屬串分子對於金奈米微粒QDL現象之影響    41
3-2-1　五核鎳金屬串分子對於金奈米微粒QDL現象之影響    41
第四章、對實驗結果的討論    41
4-1　金屬串錯合物集合性導電性與單分子導電性比較    41
4-2　直線型金屬串錯合物介電常數測量    41
4-3　結論    41
第五章、參考文獻    41

                                

(1) Reed, M. A.; Zhou, C.; Muller, C. J.; Burgin, T. P.; Tour, J. M. Science 1997, 278, 252-254.
(2) Xu, B.; Tao, N. J. Science 2003, 301, 1221-1223.
(3) Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Harris, G.; Lindsay, S. M. Science 2001, 294, 571-574.
(4) Wuelfing, W. P.; Green, S. J.; Pietron, J. J.; Cliffel, D. E.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11465-11472.
(5) Chidsey, C. E. D. Science 1991, 251, 919-922.
(6) Creager, S.; Yu, C. J.; Bamdad, C.; O'Connor, S.; MacLean, T.; Lam, E.; Chong, Y.; Olsen, G. T.; Luo, J.; Gozin, M.; Kayyem, J. F. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1059-1064.
(7) Sachs, S. B.; Dudek, S. P.; Hsung, R. P.; Sita, L. R.; Smalley, J. F.; Newton, M. D.; Feldberg, S. W.; Chidsey, C. E. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 10563-10564.
(8) Weber, K.; Hockett, L.; Creager, S. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 8286-8291.
(9) Sikes, H. D.; Smalley, J. F.; Dudek, S. P.; Cook, A. R.; Newton, M. D.; Chidsey, C. E. D.; Feldberg, S. W. Science 2001, 291, 1519-1523.
(10) He, J.; Chen, F.; Liddell, P. A.; Andr'easson, J.; Straight, S. D.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Li, J.; Sankey, O. F.; Lindsay, S. M. Nanotechnology 2005, 16, 695-702.
(11) Reichert, J.; Ochs, R.; Beckmann, D.; Weber, H. B.; Mayor, M.; Löhneysen, H. v. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 176804.
(12) Selzer, Y.; Cabassi, M. A.; Mayer, T. S.; Allara, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4052-4053.
(13) Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Nagahara, L. A.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8609-8614.
(14) Fan, F. F.; Yang, J.; Dirk, S. M.; Price, D. W.; Kosynkin, D.; Tour, J. M.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2454-2455.
(15) Gomar-Nadal, E.; Ramachandran, G. K.; Chen, F.; Burgin, T.; Rovira, C.; Amabilino, D. B.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 7213-7218.
(16) Leatherman, G.; Durantini, E. N.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Stone, S.; Zhou, Z.; Rez, P.; Liu, Y. Z.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4006-4010.
(17) Ramachandran, G. K.; Tomfohr, J. K.; Li, J.; Sankey, O. F.; Zarate, X.; Primak, A.; Terazono, Y.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D.; Nagahara, L. A.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6162-6169.
(18) Rawlett, A. M.; Hopson, T. J.; Nagahara, L. A.; Tsui, R. K.; Ramachandran, G. K.; Lindsay, S. M. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3043-3045.
(19) Tivanski, A. V.; He, Y.; Borguet, E.; Liu, H.; Walker, G. C.; Waldeck, D. H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 5398-5402.
(20) Wold, D. J.; Haag, R.; Rampi, M. A.; Frisbie, C. D. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2813-2816.
(21) Blum, A. S.; Kushmerick, J. G.; Pollack, S. K.; Yang, J. C.; Moore, M.; Naciri, J.; Shashidhar, R.; Ratna, B. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18124-18128.
(22) Kushmerick, J. G.; Holt, D. B.; Pollack, S. K.; Ratner, M. A.; Yang, J. C.; Schull, T. L.; Naciri, J.; Moore, M. H.; Shashidhar, R. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 10654-10655.
(23) Shon, Y.-S.; Wuelfing, W. P.; Murray, R. W. Langmuir 2001, 17, 1255-1261.
(24) OhnishiI, H.; Kondo, Y.; TakayanagiI, K. nature 1998, 395, 780-783.
(25) Terrill, R.; Postlethwaite, T. A.; Chen, C.-h.; Poon, C.-D.; Terzis, A.; Chen, A.; Hutchison, J. E.; Clark, M. R.; Wignall, G.; Londono, J. D.; Superfine, R.; Falvo, M.; Johnson Jr., C. S.; Samulski, E. T.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12537-12548.
(26) Ingram, R. S.; Hostetler, M. J.; Murray, R. W.; Schaaff, T. G.; Khoury, J.; Whetten, R. L.; Bigioni, T. P.; Guthrie, D. K.; First, P. N. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9279-9280.
(27) Chen, S.; Ingram, R. S.; Hostetler, M. J.; Pietron, J. J.; Murray, R. W.; Schaaff, T. G.; Khoury, J. T.; Alvarez, M. M.; Whetten, R. L. Science 1998, 280, 2098-2101.
(28) Chen, S.; Murray, R. W.; Feldberg, S. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9898-9907.
(29) Hicks, J. F.; Templeton, A. C.; Chen, S.; Sheran, K. M.; Jasti, R.; Murray, R. W.; Debord, J.; Schaaff, T. G.; Whetten, R. L. Anal. Chem. 1999, 71, 3703-3711.
(30) Chen, S.; Murray, R. W. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 9996-10000.
(31) Pietron, J. J.; Hicks, J. F.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5565-5570.
(32) Templeton, A. C.; Wuelfing, W. P.; Murray, R. W. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 27-36.
(33) Hicks, J. F.; Zamborini, F. P.; Osisek, A. J.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7048-7053.
(34) Hicks, J. F.; Miles, D. T.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13322-13328.
(35) Hicks, J. F.; Zamborini, F. P.; Murray, R. W. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 7751-7757.
(36) Lee, D.; Donkers, R. L.; DeSimone, J. M.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1182-1183.
(37) Miles, D. T.; Murray, R. W. Anal. Chem. 2003, 75, 1251-1257.
(38) Jimenez, V. L.; Leopold, M. C.; Mazzitelli, C.; Jorgenson, J. W.; Murray, R. W. Anal. Chem. 2003, 75, 199-206.
(39) Miles, D. T.; Leopold, M. C.; Hicks, J. F.; Murray, R. W. J. Electroanal. Chem. 2003, 554-555, 87-97.
(40) Jimenez, V. L.; Georganopoulou, D. G.; White, R. J.; Harper, A. S.; Mills, A. J.; Lee, D.; Murray, R. W. Langmuir 2004, 20, 6864-6870.
(41) Georganopoulou, D. G.; Mirkin, M. V.; Murray, R. W. Nano Lett. 2004, 4, 1763-1767.
(42) Lee, D.; Donkers, R. L.; Wang, G.; Harper, A. S.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6193-6199.
(43) Brennan, J. L.; Branham, M. R.; Hicks, J. F.; Osisek, A. J.; Donkers, R. L.; Georganopoulou, D. G.; Murray, R. W. Anal. Chem. 2004, 76, 5611-5619.
(44) Song, Y.; Heien, M. L.; Jimenez, V.; Wightman, R. M.; Murray, R. W. Anal. Chem. 2004, 76, 4911-4919.
(45) Guo, R.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12140-12143.
(46) Balasubramanian, R.; Guo, R.; Mills, A. J.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8126-8132.
(47) Guo, R.; Georganopoulou, D.; Feldberg, S. W.; Donkers, R.; Murray, R. W. Anal. Chem. 2005, 77, 2662-2669.
(48) Wang, W.; Murray, R. W. Langmuir 2005, 21, 7015-7022.
(49) Song, Y.; Harper, A. S.; Murray, R. W. Langmuir 2005, 21, 5492-5500.
(50) Engelkes, V. B.; Beebe, J. M.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14287-14296.
(51) Joseph, Y.; Besnard, I.; Rosenberger, M.; Guse, B.; Nothofer, H.-G.; Wessels, J. M.; Wild, U.; Knop-Gericke, A.; Su, D.; Schlogl, R.; Yasuda, A.; Vossmeyer, T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7406-7413.
(52) Feynman, R. P. J. Microelectromech. Sys. 1992, 1, 60-66.
(53) Long, J. W.; Stroud, R. M.; Swider-Lyons, K. E.; Rolison, D. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9772-9776.
(54) Li, W.; Liang, C.; Zhou, W.; Qiu, J.; Zhou, Z. H.; Sun, G.; Xin, Q. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6292-6299.
(55) Shimizu, T.; Teranishi, T.; Hasegawa, S.; Miyake, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 2719-2724.
(56) Hartmann, E.; Radojkovic, P.; Marquardt, P.; Ditterich, J.; Steinberger, H. applied surface science 1996, 107, 197-202.
(57) 鄭天佐科學人 2003, 1, 28-38.
(58) Suganuma, Y.; Dhirani, A.-A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15391-15396.
(59) Chaki, N. K.; Singh, P.; Dharmadhikari, C. V.; Vijayamohanan, K. P. Langmuir 2004, 20, 10208-10217.
(60) Chen, S.; Murray, R. W.; Feldberg, S. W. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9898-9907.
(61) http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric.
(62) http"//whatis.techtarget.com/definiyion/0, sid9_gci211945,00.html.
(63) http://en.wikipedia.org/wiki/High-k.
(64) Kuo, C.-H.; Chiang, T.-F.; Chen, L.-J.; Huang, M. H. Langmuir 2004, 20, 7820-7824.
(65) Hiramatsu, H.; Osterloh, F. E. Chem. Mater. 2004, 16, 2509-2511.
(66) Jana, N. R.; Gearheart, L.; Murphy, C. J. Langmuir 2001, 17, 6782-6786.
(67) Prasad, B. L. V.; Stoeva, S. I.; Sorensen, C. M.; Klabunde, K. J. Chem. Mater. 2003, 15, 935-942.
(68) Barnard, A. S.; Lin, X. M.; Curtiss, L. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24465-24472.
(69) Chithrani, B. D.; Ghazani, A. A.; Chan, W. C. W. Nano Lett. 2006, 6, 662-668.
(70) Hu, J.; Zhang, Y.; Liu, B.; Liu, J.; Zhou, H.; Xu, Y.; Jiang, Y.; Yang, Z.; Tian, Z.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9470-9471.
(71) Hulteen, J. C.; Patrissi, C. J.; Miner, D. L.; Crosthwait, E. R.; Oberhauser, E. B.; Martin, C. R. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7727-7731.
(72) Inasawa, S.; Sugiyama, M.; Yamaguchi, Y. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3104-3111.
(73) Zhou, Y.; Wang, C. Y.; Zhu, Y. R.; Chen, Z. Y. Chem. Mater. 1999, 11, 2310-2312.
(74) Turkevitch, J.; Stevenson, P. P.; Hillier, J. Discuss. Fara. Soc. 1951, 11, 55-75.
(75) Frens, G. Nature: Phys. Sci. 1973, 241, 20-22.
(76) Wang, Z.; Lee, J.; Cossins, A. R.; Brust, M. Anal. Chem. 2005, 77, 5770-5774.
(77) Lin, S.-Y.; Liu, S.-W.; Lin, C.-M.; Chen, C.-h. Anal. Chem. 2002, 74, 330-335.
(78) Lin, S.-Y.; Chen, C.-h.; Lin, M.-C.; Hsu, H.-F. Anal. Chem. 2005, 77, 4821-4828.
(79) Nam, J.-M.; Park, S.-J.; Mirkin, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3820-3821.
(80) Storhoff, J. J.; Elghanian, R.; Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L. Langmuir 2002, 18, 6666-6670.
(81) Giersig, M.; Mulvaney, P. Langmuir 1993, 9, 3408-3413.
(82) Brust, M.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Kiely, C. J. Chem. Commun. 1995, 1655-1656.
(83) Brust, M.; Walker, M.; Bethell, D.; Schiffrin, D. J.; Whyman, R. Chem. Commun. 1994, 801-802.
(84) Dong, T.-Y.; Chang, L. S.; Tseng, I. M.; Huang, S. J. Langmuir 2004, 20, 4471-4479.
(85) Maye, M. M.; Zheng, W.; Leibowitz, F. L.; Ly, N. K.; Zhong, C. J. Langmuir 2000, 16, 490-497.
(86) Whetten, R. L.; Khoury, J. T.; Alvarez, M. M.; Murthy, S.; Vezmar, I.; Wang, Z. L.; Stephens, P. W.; Cleveland, C. L.; Luedtke, W. D.; Landman, U. Adv. Mater. 1996, 8, 428-433.
(87) Wolfe, R. L.; Murray, R. W. Anal. Chem. 2006, 78, 1167-1173.
(88) Hostetler, M. J.; Templeton, A. C.; Murray, R. W. Langmuir 1999, 15, 3782-3789.
(89) Templeton, A. C.; Hostetler, M. J.; Kraft, C. T.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1906-1911.
(90) Yonezawa, T.; Yasui, K.; Kimizuka, N. Langmuir 2001, 17, 271-273.
(91) Porter, L. A.; Ji, D.; Westcott, S. L.; Graupe, M.; Czernuszewicz, R. S.; Halas, N. J.; Lee, T. R. Langmuir 1998, 14, 7378-7386.
(92) Manna, A.; Chen, P.-L.; Akiyama, H.; Wei, T.-X.; Tamada, K.; Knoll, W. Chem. Mater. 2003, 15, 20-28.
(93) Flidj, N.; Aubard, J.; Le'si, G.; Krenn, J. R.; Hohenau, A.; Schider, G.; Leitner, A.; Aussenegg, F. R. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 3095-3097.
(94) Torigoe, K.; Esumi, K. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2862-2866.
(95) Schmid, G.; Pfeil, R.; Boese, R.; Bandermann, F.; Meyer, S.; Calis, G. H. M.; van der Velden, J. W. A. Chem. Ber. 1981, 114, 3634.
(96) Weare, W. W.; Reed, S. M.; Warner, M. G.; Hutchison, J. E. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12890-12891.
(97) Woehrle, G. H.; Brown, L. O.; Hutchison, J. E. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2172-2183.
(98) Thomas, K. G.; Zajicek, J.; Kamat, P. V. Langmuir 2002, 18, 3722-3727.
(99) Gibson, C. S.; Colles, W. M. J. Chem. Soc. 1931, 2407.
(100) Wu, L. P.; Field, P.; Morrissey, T.; Murphy, C.; Nogle, P.; Hathaway, B. J. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1990, 3835.
(101) Pyrka, G. J.; E-Mekki, M.; Pinkerton, A. A. J. Chem. Commun. 1991, 84.
(102) Chang, H. C.; Li, J. T.; Wang, C. C.; Lin, T. W.; Lee, H. C.; Lee, G. H.; Peng, S. M. Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 1243.
(103) Lin, S.-Y.; Chen, I.-W. P.; Chen, C.-h.; Hsieh, M.-H.; Yeh, C.-Y.; Lin, T.-W.; Chen, Y.-H.; Peng, S.-M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 959-964.
(104) Chen, I.-W. P.; Fu, M.-D.; Tseng, W.-H.; Yu, J.-Y.; Wu, S.-H.; Ku, C.-J.; Chen, C.-h.; Peng, S.-M. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, ASAP.
(105) Daniel, M.-C.; Astruc, D. Chem. Rev. 2004, 104, 293-346.
(106) Terrill, R. H.; Postlethwaite, T. A.; Chen, C.-h.; Poon, C.-D.; Terzis, A.; Chen, A.; Hutchison, J. E.; Clark, M. R.; Wignall, G.; Londono, J. D.; Superfine, R.; Falvo, M.; Johnson Jr., C. S.; Samulski, E. T.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12537-12548.

全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

簡易檢索 / 詳目顯示

相關論文