Tuning the electronic properties of metal surfaces and graphene by molecular patterning

We hebben de moleculaire zelf-assemblage van 1,3,5 benzenetriolbenzoëzuur en para-hexafenyldicarbonitril moleculen op grafeen en metalen oppervlakken bestudeerd met rastertunnelmicroscopie, rastertunnelspectroscopie, lage-energie elektronen diffractie en hoek-afhankelijke foto-emissie spectroscopie metingen. Vanwege de lekkende opsluiting die inherent aanwezig is voor moleculair poreuze netwerken, kunnen de opgesloten oppervlaktetoestanden worden gekoppeld, wat resulteert in de vorming van een nieuwe bandstructuur zoals waargenomen in hoek-afhankelijke foto-emissie spectroscopiemetingen.Volgens theoretische overwegingen kunnen de elektronische eigenschappen van grafeen worden gewijzigd wanneer daarop een externe periodieke potentiaal wordt toegepast. Op deze manier houdt de moleculaire patroonvormingsmethode de belofte van het afstemmen van de elektronische eigenschappen van grafeen vanwege het periodieke potentieel dat daardoor wordt geïnduceerd. Daarom is het gunstig om eerst de moleculaire zelf-assemblage gevormd op grafeen te bestuderen. De verschillende adsorpties van de 1,3,5-benzenetriolbenzoëzuur moleculen op Cu(111) en graphene/Cu(111) toonde dat grafeen effectief de geadsorbeerde moleculen ontkoppeld van het onderliggende metaaloppervlak. Door de co-adsorptie van para-hexafenyldicarbonitril moleculen en koperatomen werden 2D metaal-organische gestabiliseerde coördinatienetwerken door metaal-ligand-interacties gesynthetiseerd op grafeen /Ir(111). Onze resultaten tonen aan dat de moleculaire patroonvormingsmethode de constructie mogelijk maakt van 2D-moleculaire rangschikkingen op grote schaal op grafeen, waarvan het potentieel voor het aanpassen van de elektronische eigenschappen van metalen oppervlakken en grafeen nu in een volgende stap kan worden onderzocht.We studied the molecular self-assemblies formed by the 1,3,5-benzenetribenzoic acid and para-hexaphenyl-dicarbonitrile molecules on graphene and metal surfaces by using scanning tunneling microscopy, scanning tunneling spectroscopy, low-energy electron diffraction and angle-resolved photoemission spectroscopy measurements. Due to leaky confinement inherently present for molecular porous networks, the confined surface states can couple, resulting in the formation of new band structure as observed in angle-resolved photoemission spectroscopy measurements. According to theoretical considerations, the electronic properties of graphene can be changed when an external periodic potential is applied onto it. In this sense, the molecular patterning method holds the promise of tuning the electronic properties of graphene due to the periodic potential induced by it. Therefore, it is beneficial to first study the molecular self-assembly formed on graphene. The different adsorption behavior of 1,3,5-benzenetribenzoic acid molecules on Cu(111) and graphene/Cu(111) showed that graphene effectively decoupled the adsorbed molecules from the underlying metal substrate. By co-adsorption of para-hexaphenyl-dicarbonitrile molecules and Cu atoms, 2D metal-organic coordination networks stabilized by metal-ligand interactions were synthesized on graphene/Ir(111). Our results show that the molecular patterning method enables the construction of well- and long-range-ordered 2D molecular arrangements on graphene whose potential for tailoring the electronic properties of metal surfaces and graphene can now be investigated in a next step