dc.contributor.author
Avci, Ercan
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:32:16Z
dc.date.available
2007-11-09T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8054
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12253
dc.description
Title page
Introduction
Background
Experimental
Adsorption of Thymine / Adenine on Au(111) Electrode
UPD of copper on Au(111)
Cu UPD on thymine / adenine modified Au(111)
Ag UPD on thymine modified Au(111)
Sequential UPD of Cu and Ag on Au(111)
Summary, Bibliography
dc.description.abstract
In the first part of the study, the deposition of copper on the Au(111)
electrode in the presence and absence of thymine or adenine was studied with a
series of cyclic voltammetry, chronocoulometry and XPS techniques. Cu-UPD in
perchlorate proceeds extremely slow compared to that in specifically adsorbing
sulphate anion. Interestingly, the physisorbed thymine molecules (in
perchlorate) act as catalysts for the UPD of copper like sulphate anion,
however, act as inhibitor kinetically for the bulk deposition. Independent of
the lateral interaction of thymine molecules at the Au(111) surface, the
deposition process becomes faster depending on concentration of thymine.
During the deposition of copper, thymine molecules reorientate and change
their adsorption state from a physisorbed state on the blank Au(111) substrate
to a chemisorbed one on top of the copper monolayer. Upon chemisorption,
thymine molecules become deprotonated most likely via N(3) and some charge
transfer from the deprotonated thymine molecules to copper adatoms takes
place. The catalytical action of thymine molecules can be explained for
energetical reasons. Due to the chemisorption of thymine molecules on top of
the copper layer, the potentials of zero charge of Au(111) and copper become
close together leading to a reduction of the surface strain between the two
metals. Deposition as well as dissolution of copper in the absence and the
presence of thymine obeys a nucleation and growth mechanism with time
dependent supersaturation and undersaturation, respectively. In adenine
containing electrolyte, the UPD of copper is supported at a low degree in
early stages, however, at further stages adenine suppresses the UPD. The
higher strength of the interaction between charge-transferred adenine complex
and gold surface atoms leads to the inhibition. In the second part, the
deposition of silver on Au(111) in the presence and absence of thymine was
studied using CV, chronocoulometry, EC-STM and XPS techniques. In the absence
of thymine, at higher underpotentials (0 V), one ML of partially discharged
silver is formed. Whereas, at low underpotentials (-0.120 V), 2 MLs of fully
discharged silver is investigated. The second ML has most likely an expanded
structure. In the presence of thymine, one ML of silver is deposited as the
consequence of the interaction between Ag+ ions and chemisorbed thymine
molecules. Whereas, formation of the 2nd ML is completely blocked in the UPD
region. Thymine is chemisorbed on the topmost deposited partially discharged
silver atoms. XPS spectra reveal an increased electron density at the N(3) in
the adsorbed state compared to the signal arising from vacuum deposited
thymine multilayers. It indicates that a charge transfer from the deprotonated
thymine molecules to silver adatoms via N(3). The 2nd UPD and the OPD of
silver are marginally hindered by the shielding effect of thymine molecules on
top of silver monolayer. Upon OPD, thymine molecules are chemisorbed on the
topmost partially discharged and expanded silver layer. The silver atoms below
the topmost layer are fully discharged. The influence of chemisorbed thymine
on silver deposition processes is strongly correlated to the energy balance
between the adsorption energies of silver adatoms, thymine on the electrode
and thymine on the final topmost layer. Silver adatom adsorption obeys a
Langmuir mechanism. It reveals obviously that the chemisorbed thymine
molecules prevent the nucleation and growth mechanism. The EC-STM study
performed in overpotential region demonstrates a layer-by-layer growth (Frank-
van der Merwe) rather than a three dimensional growth (Stranski-Krastanov) in
the presence and absence of thymine. A long time exposure of the electrode to
the electrolyte leads to the formation of silver chloride, caused by an
accumulation of chloride traces. No indication on Au/Ag alloy formation in the
present system could be found. In the last part, the ability to prepare a
well-defined composite or layered metal surface of Ag and Cu on the Au(111)
surface in the absence and presence of thymine was studied using CV,
chronocoulometry, and XPS techniques. Thymine leads to a relatively stronger
interaction between copper and the silver adlayer. Therefore, a layer by layer
fashion or composite formation of Cu and Ag on Au(111) takes place,
especially, in the presence of thymine.
de
dc.description.abstract
Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Abscheidung von Kupfer auf einer
Au(111)-Elektrode in Gegenwart und Abwesenheit von Thymin oder Adenin mit
Hilfe der zyklischen Voltammetrie (CV), Chronocoulometrie und
Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) untersucht. Die Cu-UPD ist in
Gegenwart von Perchlorat-Ionen verglichen zu spezifisch adsorbierenden Sulfat-
Ionen stark verlangsamt. Das physisorbierte Thymin-Molekül katalysiert die Cu-
UPD wie das Sulfat-Ion. Jedoch inhibiert es kinetisch die OPD. Unabhängig von
der lateralen Wechselwirkung der Thymin-Moleküle auf Au(111) erhöht sich die
Abscheidungsgeschwindigkeit mit der Thyminkonzentration. Im Verlauf der Cu-
Abscheidung orientieren sich die Thymin-Moleküle um und ändern ihren
Adsorptionszustand von physisorbiert auf Au(111) in chemisorbiert auf der Cu-
Monolage. Chemisorbiertes Thymin ist deprotoniert, höchstwahrscheinlich am
Stickstoff N(3). Ein Ladungstransfer vom deprotonierten Thymin zu den Cu-
Adatomen findet statt. Die katalytische Aktivität des Thymins lässt sich durch
eine energetische Betrachtung erklären. Durch die Chemisorption von Thymin auf
der Cu-Monolage nähern sich die Nullladungspotentiale dieser Lage und von
Au(111) an, was zu einer Reduzierung der Grenzflächenspannung zwischen den
beiden Metallen führt. Sowohl die Abscheidung als auch die Auflösung von Cu in
Abwesenheit und Gegenwart von Thymin verläuft nach einem Keimbildungs- und
Wachstumsmechanismus bestimmt durch eine zeitabhängige Über- bzw.
Untersättigung. In adenin-haltigem Elektrolyten wird die Cu-UPD nur in den
ersten Stadien unterstützt, später hingegen wird sie unterdrückt. Die hohe
Stärke der Adsorption des charge-transfer Adenin-Komplex auf Au(111) für zur
Inhibierung. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Abscheidung von Silber
auf einer Au(111)-Elektrode in Gegenwart und Abwesenheit von Thymin mit Hilfe
der CV, Chronocoulometrie, EC-STM und XPS untersucht. In Abwesenheit von
Thymin wird bei höheren Unterpotentialen (0 V), ein teilweise entladene
Monolage (ML) Silber abgeschieden. Bei niedrigeren Unterpotentialen (-0.120
V), wird eine zweite vollständig ungeladene Monolage Silber abgeschieden. Die
zweite ML hat höchstwahrscheinlich eine offene Struktur. In Gegenwart von
Thymin wird eine ML Silber aufgrund der Wechselwirkung zwischen Ag+ und
chemisorbiertem Thymin abgeschieden. Die Abscheidung der zweiten ML Silber im
UPD-Bereich ist hingegen vollständig blockiert. Thymin ist auf den obersten,
teilweise entladenen Silberatomen chemisorbiert. Die XP-Spektren zeigen im
Vergleich zu im UHV aufgedampften Thymin eine erhöhte Elektronendichte am
N(3). Dies deutet auf einen Ladungstransfer über das N(3) vom deprotonierten
Thymin auf die Silberadatome. Die zweite UPD und die OPD von Silber sind durch
einen Abschirmungseffekt des Thymins auf der Ag ML geringfügig behindert. Auf
der obersten, offenen, teilweise entladenen OPD-Volumen-Schicht sind die
Thymin-Moleküle chemisorbiert. Die darunter liegenden Ag-Atome sind
vollständig entladen. Der Einfluss von chemisorbiertem Thymin auf die Ag-
Abscheidungsprozesse korreliert stark mit dem Verhältnis zwischen den
Adsorptionsenergien der Ag-Adatome, des Thymin auf der Au(111)-Elektrode und
des Thymins auf der obersten Schicht Adatome. Die Ag-Adsorption folgt einem
Langmuir-Mechanismus. Offensichtlich verhindert chemisorbiertes Thymin den
Keimbildungs- und Wachstumsmechanismus. Die EC-STM-Untersuchungen in der OPD-
Region zeigen eher ein Schicht für Schicht Wachstum (Frank van der Merwe) als
ein dreidimensionales Wachstum (Stranski-Krastanov) in Gegenwart und
Abwesenheit von Thymin. Setzt man die Elektrode längere Zeit dem Elektrolyten
aus, bildet sich Silberchlorid durch Anreicherungen von Chlorid-Spuren. Es
konnten keine Anzeichen für eine Au/Ag-Legierungsbildung gefunden werden. Im
letzten Teil dieser Arbeit wurde die Möglichkeit zur Darstellung definierter
Schichtstrukturen von Ag und Cu auf Au(111) in Gegenwart und Abwesenheit von
Thymin mit CV, Chronocoulometrie und XPS untersucht. Thymin führt zu einer
relativ stärkeren Wechselwirkung zwischen Cu und Ag. Daher kann eine Schicht
für Schicht-Abscheidung von Cu auf Ag auf Ag(111) in der gegenwart von Thymin
stattfinden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
electrochemistry
dc.subject
metal deposition
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
dc.title
An Electrochemical Study of the Deposition of Copper and Silver on Thymine
Modified Au(111)
dc.contributor.firstReferee
Priv. Doz. Dr. Constanze Donner
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Eckart Rühl
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Baumgärtel
dc.date.accepted
2007-10-24
dc.date.embargoEnd
2007-11-09
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003216-3
dc.title.translated
Eine elektrochemische Studie der Kupfer- und Silberdeposition auf
thyminmodifiziertem Au(111)
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000003216
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2007/758/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000003216
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access