The adsorption structure and thermal desorption of styrene on Ge(100) has been investigated using scanning tunnelling microscopy (STM) and temperature programmed desorption (TPD). Styrene adsorbs in two different adsorption geometries: on the top of a single Ge-Ge dimer (OT) and in a paired end-bridge between two neighboring Ge dimers within the same dimer row (PEB). According to the arrangement of phenyl ring in the PEB configuration, the PEB configurations are divided into cis-PEB and trans-PEB configurations in which the latter is more stable. In low temperature TPD spectra, the desorption peaks of the OT configuration and the PEB configurations are observed at 320 K and 365 K respectively. In addition, we find chiral adsorbates on the Ge(100) surface. For the OT configuration, there are two (S) and (R) chiral products, and we can distinguish enantiomeric (R R), (S S) trans-PEB configuration. The OT configuration converts into a thermodynamically more stable PEB configuration through tip-induced diffusion. Both the OT configuration and the PEB configuration desorb at -2.60 V of sample bias, and the interconversion between the PEB configurations is observed.
본 논문에서는 Ge(100) 표면 위에 styrene 분자들의 화학흡착에 관해서 주사 터널링 현미경 (STM)과 열탈착분광법 (TPD)를 통해 연구하였다. 실온에서 실시간 주사 터널링 현미경을 이용해서 한 개의 styrene 분자가 Ge dimer 위에 흡착한 OT 구조와 두 개의 styrene 분자가 같은 dimer row 내에서 나란한 두 dimer의 끝에 짝지어서 흡착한 PEB 구조를 확인할 수 있었다. PEB 구조 내의 벤젠 고리의 배열에 따라 벤젠 고리가 같은 방향으로 있는 cis-PEB 구조와 대각선 방향으로 있는 trans-PEB 구조가 관찰되었다. 저온 열탈착분광법을 통해 320 K 에서 탈착하는 OT 구조와 365 K에서 탈착하는 PEB 구조를 확인하였고, 실온 열탈착분광에서는 PEB 구조가 이차 탈착 반응을 하며 탈착 활성화 에너지가 21.16 kcal/mol 인 것을 확인할 수 있었다. 한편, OT 구조로 흡착된 styrene은 (R) 과 (S)의 chirality를 가지며, trans-PEB 구조도 (R R), (S S)의 거울상 이성질체를 가지는 것을 확인하였다. 또, 주사 터널링 현미경의 탐침에 의해서 OT 구조가 표면 위에서 쉽게 확산하다가 열역학적으로 안정한 구조인 PEB 구조로 변하는 과정을 관찰하였다. Ge 표면과 탐침 사이의 전압이 -2.60 V 이상이 되면 OT 구조뿐만 아니라 PEB 구조의 탈착도 일어나고, cis-PEB 구조와 trans-PEB 구조 사이의 전환도 일어난다는 것을 확인하였다. 이러한 전환과 cis-PEB 구조와 trans-PEB 구조 사이의 분포 비율을 통해 trans-PEB 구조가 cis-PEB 구조보다 더 안정한 구조임을 알 수 있었다.
