Self-assembled monolayers studied by density-functional theory

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Abstract

Die vorliegende Dissertation widmet sich der quantenmechanischen Beschreibung der Adsorption selbstorganisierter monomolekularen Schichten (engl. self-assembled monolayers, SAMs) von einfachen Thiolen auf Übergangsmetalloberflchen. Für ab-initio Rechnungen auf den Computer-Clustern des Computational Materials Science (CMS) der Universität Wien wurde das Software-Paket VASP verwendet.
Spontane Adsorption von Thiolen (wie z.B. Methanthiol, CH3SH) auf Metallobeflächen, vorwiegend Gold, wurde seit Anfang 1980 untersucht. Auf den meisten Metallen kommt es dann zu einer Bildung von Thiolaten (wie z.B. Methanthiolat, CH3S) schon bei niedrigen Temperaturen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Adsorption von Methanthiol auf (111) kristallographischen Ebenen von Nickel, Palladium und Platin betrachtet.
Als Modell der Oberflächenstruktur wurde eine 3D-Superzelle mit einer (√3×√3)R30° Periodizität des Adsorbats gewählt, da diese die dichteste und stabilste Packung der Moleküle auf der Oberfläche bildet. Dies entspricht einer Oberflächenbedeckung von 1/3.
Ziel des Projektes war es, Trends in der Adsorptionsstärke von CH3SH und CH3S auf Oberflächen der Metalle der Ni–Gruppe zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass Methanthiol auf den Oberflächen schwach adsorbiert, wobei die Adsorptionsenergie in der Reihenfolge Ni Zusätzlich wurde eine detaillierte Schwingungsanalyse (Eigenwerte, Eigenvektoren und Intensitäten der infrarotaktiven Normalschwingungen) der adsorbierten Species durchgeführt und nachfolgend mit experimentellen Daten verglichen. Die elektronischen Zustände (projezierte Zustandsdichte-Spektren) und Ladungsdichte-Differenzen wurden ebenfalls dargestellt, um eine Charakterisierung der Adsorbat-Substrat Bindungen zu ermöglichen.
Simulation der Wasserstoffatom-Dissoziation von adsorbiertem CH3SH (mit Hilfe der verbesserten Dimer-Methode) zeigte, dass die entsprechende Reaktionsbarriere in der Reihenfolge Ni

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Authors

  • Titel Der Dissertation

  • David Karhanek

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