2D metal-organic framework of dicyanoanthracene on Au(111)

dc.contributorAalto-yliopistofi
dc.contributorAalto Universityen
dc.contributor.advisorYan, Linghao
dc.contributor.authorPohjavirta, Ilona
dc.contributor.schoolPerustieteiden korkeakoulufi
dc.contributor.supervisorLiljeroth, Peter
dc.date.accessioned2019-03-17T16:09:24Z
dc.date.available2019-03-17T16:09:24Z
dc.date.issued2019-03-12
dc.description.abstractTwo-dimensional metal-organic frameworks (2D MOFs) are single-atom-thick porous lattices comprising coordinating metal atoms and molecular ligands on an atomistically flat surface. Every component in the system can be varied, resulting in diverse structures exhibiting numerous different lattice symmetries as well as a rich variety of physics. 2D MOFs have been predicted to host exotic quantum-mechanical phenomena, perhaps most interestingly topological phases which make them especially appealing for applications in e.g. spintronics and quantum computing. However, despite numerous theoretical predictions, the realization of topological electronic states in 2D MOFs remains elusive. This thesis focuses on a 2D MOF of gold centers and 9,10-dicyanoanthracene (DCA) molecules in a kagome lattice symmetry - a structure predicted to be a topological insulator. The synthesis of the Au-DCA lattice onto a Au(111) surface was demonstrated and the structure was characterized by scanning tunneling microsopy (STM) and scanning tunneling spectrosopy (STS). The results obtained point towards an extensive electronic system throughout the lattice, perhaps even band formation. However, challenges in synthesis resulting in limited sample size as well as the metal substrate used prevent from drawing further conclusions. After this first step, the future research towards realizing the topological phase in the Au-DCA lattice is outlined by enhancing the lattice growth as well as synthesis onto a weakly interacting substrate.en
dc.description.abstractKaksiulotteiset metalli-orgaaniset runkorakenteet (2D MOFit) ovat yhden atomikerroksen paksuisia huokoisia hilarakenteita, jotka koostuvat metalliatomikeskuksista sekä niihin koordinoituneista molekyyleistä atomistisen tasaisella pinnalla. Koska jokainen rakenteen komponentti on vaihdeltavissa, 2D MOFit ovat paitsi hilarakenteiltaan moninaisia myös fysikaalisilta ominaisuuksiltaan monipuolisia materiaaleja. Eksoottisten kvanttitilojen on ennustettu esiintyvän 2D MOFeissa, näistä kenties mielenkiintoisimpina topologiset faasit, joiden sovelluskohteisiin lukeutuvat mm. spintroniikka sekä kvanttitietokoneet. Lukuisista teoreettisista ennusteista huolimatta kokeellinen tutkimus ei kuitenkaan ole vielä onnistunut realisoimaan topologisia elektronisia tiloja 2D MOFeissa. Tämä diplomityö keskittyy Au-DCA 2D MOFiin, jonka kagome-hila koostuu kulta-atomeista ja 9,10-disyanoantraseenimolekyyleistä (DCA) ja jonka on ennustettu olevan topologinen eriste. Au-DCA-hilan synteseesi Au(111)-pinnalle demonstroitiin ja rakenne karakterisoitiin tunnelointimikroskoopilla (STM) sekä tunnelointispektroskopialla (STS). Tulokset viittaavat kauttaaltaan hilaan levinneeseen laajaan elektroniseen systeemiin, mahdollisesti jopa vyörakenteeseen. Enempien päätelmien tekeminen on kuitenkin haastavaa johtuen käytetystä metallisubstraatista sekä synteesihaasteista, jotka rajoittivat hilan kokoa. Tämän ensimmäisen askeleen jälkeen hilan koon kasvattaminen sekä synteesi heikosti vuorovaikuttavalle pinnalle viitoittavat tulevaa tutkimusta topologisen faasin saavuttamiseksi Au-DCA-hilassa.fi
dc.format.extent71
dc.format.mimetypeapplication/pdfen
dc.identifier.urihttps://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/37191
dc.identifier.urnURN:NBN:fi:aalto-201903172331
dc.language.isoenen
dc.programmeMaster’s Programme in Engineering Physicsfi
dc.programme.majorEngineering Physicsfi
dc.programme.mcodeSCI3056fi
dc.subject.keywordmetal-organic framework (MOF)en
dc.subject.keywordtopological phaseen
dc.subject.keywordtopological insulatoren
dc.subject.keywordscanning tunneling microscopy (STM)en
dc.subject.keywordscanning tunneling spectroscopy (STS)en
dc.title2D metal-organic framework of dicyanoanthracene on Au(111)en
dc.titleKaksiulotteinen metalli-orgaaninen runkorakenne disyanoantraseenista Au(111)-pinnallafi
dc.typeG2 Pro gradu, diplomityöfi
dc.type.ontasotMaster's thesisen
dc.type.ontasotDiplomityöfi
local.aalto.electroniconlyyes
local.aalto.openaccessyes

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
master_Pohjavirta_Ilona_2019.pdf
Size:
6.51 MB
Format:
Adobe Portable Document Format