Preparation and scanning probe microscopic characterization of monolayers of ligand-stabilized transition metal clusters and colloids

Abstract

The two-dimensional arrangement of ligand-stabilized transition metal colloids and clusters is of great interest with regard to their electronic properties, possibly exhibiting quantum mechanical effects. According to the principle of self-assembly, colloid and cluster monolayers can be prepared on suitable supports by a simple dipping process. Mica sheets and tempered gold films offer relatively smooth surfaces on which the metal particles have the chance to adsorb in a dense and regular manner. The success of the self-organization of the molecules on the substrates in itself, as well as the density of packing and order of their monolayers, can be verified with surface sensitive physical methods such as scanning tunneling microscopy and scanning force microscopy. The interpretation of the microscopic images of the self-assembled monolayers is facilitated by comparing them with previous microscopic measurements on pure colloids and clusters densely packed within and on the surfaces of their pellets. Pre′paration et characterisation par microscopie à champ moche à balayage de monocouches d'agre′gats et de colloïds de me′taux de transition stabilise′s par des ligands. Les arrangements en deux dimensions de colloïdes et agre′gats compose′s de me′taux de transition et stabilise′s par des ligands sont d'un grand inte′rêt en raison de leurs proprie′te′s e′lectroniques qui peuvent e′ventuellement pre′senter des effets de taille quantique. Selon les principes d'auto-assemblage, des monocouches de colloïdes et agre′gats peuvent être pre′pare′es sur des supports approprie′s par des simples proce′de′s d'immersion. Des films d'or traite′s thermiquement ainsi que des feuilles de mica pre′sentant des surfaces relativement lisses, les particules me′talliques ont la possibilite′ d'y être adsorbe′es de façon dense et re′gulière. La re′ussite de cette auto-organisation des mole′cules sur le support ainsi que leur densite′ d'implantation et la re′gularite′ des monocouches peuvent être contrôle′es par l'utilisation de me′thodes physiques d'e′tudes de surface (microscopie à effet tunnel à balayage ou microscopie à force atomique). L'interpre′tation des images microscopiques de ces monocouches est facilite′e après comparaison avec des mesures re′alise′es en surface de pastilles de colloïdes et agre′gats purs.