Aromatic self-assembled monolayers with pentafluoro-λ6-sulfanyl (−SF5) termination: Molecular organization and charge transport properties

Abstract

A series of molecules with oligophenylene backbone, thiolate anchoring group, and pentafluoro-λ6-sulfanyl (−SF5) tail group was synthesized and used as precursors to form self-assembled monolayers (SAMs) on Au(111) substrates. The resulting SAMs feature dense molecular packing, upright molecular orientation, and chemically homogeneous SAM-ambient interface, comprised entirely of the −SF5 moieties. These SAMs exhibit exceptional wetting and electrostatic properties, showing advancing water contact angles up to 103° and work function values up to 5.96 eV—probably the highest values reported for any aromatic monolayers on gold. They also feature a comparably low value of the tunnelling decay coefficient (0.38 ± 0.07 Å−1), typical of oligophenylene backbone, which is not affected by the introduction of the −SF5 group. The latter also hardly affects the current densities at a specific bias compared to analogous monolayers with other electronegative tail groups. The superior electrostatic and good charge transport properties of the designed, SF5-terminated SAMs make them potentially useful for interface engineering in organic electronics and photovoltaics.

Pyrene-Terminated Self-Assembled Monolayers on Au Substrate: Molecular Organization and Charge Transport Properties

“…The measurements were performed under ambient conditions with the needle tip in contact with the water drop. 32 At least three measurements at different positions on each sample were made. The averaged values are reported.…”

“…The advancing, receding, and static contact angles of Millipore water were measured on freshly prepared samples with a custom-designed computer-controlled goniometer. The measurements were performed under ambient conditions with the needle tip in contact with the water drop . At least three measurements at different positions on each sample were made.…”

Synthese dipolarer, aromatischer Präkursormoleküle und Koordinationspolymere zur Oberflächenmodifizierung

“…Anschließend folgt die Diskussion der Abscheidungen und der in der Arbeitsgruppe Zharnikov durchgeführten spektroskopischen Untersuchungen der erhaltenen Monolagen. Abschließend werden die Austrittsarbeitsänderung und die Ladungstransporteigenschaften der verschiedenen Monolagen, die ebenfalls durch die Arbeitsgruppe Zharnikov gemessen wurden, anhand der gemeinsamen Veröffentlichungen [369,370] diskutiert.…”

“…Die Ergebnisse sind in Abbildung 7.2 vergleichend dargestellt und werden an dieser Stelle kurz diskutiert. Für eine ausführlichere Diskussion sei auf die Dissertation von Wiesner [297] und die gemeinsame Veröffentlichung [370] verwiesen.…”

“…Abbildung 7.2 -Übersicht über berechnete (DFT) und experimentell bestimmte (ATR) IR-Spektren von PhSF 5 , BPSF 5 und TPSF 5 im Vergleich mit IR-Spektren von SAMs (IRRAS), die aus diesen Präkursoren abgeschieden wurden. Erstellt auf Grundlage von Liu et al [370] Die mittels DFT berechneten IR-Spektren zeigen jeweils bei 870 -875 cm −1 eine starke Bande, die sich der Streckschwingung der äquatorialen Fluoratome der SF 5 -Gruppe zuordnen lässt und eine noch intensivere Bande der Streckschwingung des apikalen Fluoratoms der SF 5 -Gruppe bei 825 -830 cm −1 . Diese für die SF 5 -Gruppe charakteristischen, [375][376][377] starken S F-Streckschwingungen finden sich im Bereich um 800 cm −1 in den ATR-Spektren aller drei SF 5 -terminierten Oligophenylthiol-Präkursoren wieder.…”