ESTUDO DA ADSORÇÃO DE 5-6 DIMETIL URACIL SOBRE Au (111) VIA STM IN SITU


Frederico Guilherme de Carvalho Cunha (PG), Francisco Carlos Nart (PQ)


Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, Av. Dr. Carlos Botelho, 1465 – 13560-970 São Carlos, SP


Palavras-Chave: STM, Condensação, Transição de Fase


Introdução

É um fato bastante conhecido que as propriedades eletroquímicas dos eletrodos dependem da estrutura da sua superfície. Antes da invenção do STM (Scanning Tunneling Microspe) a topografia de tais superfícies podiam ser estudadas usando métodos como LEED. Porem esta técnica apresenta o inconveniente de necessitar ambiente de Ultra Alto Vácuo. O STM, que possiu a vantagem de funcionar de forma confiável em solução, tem sido empregado como técnica topográfica para o estudo de eletrodos in situ com resolução atômico/molecular. As imagens obtidas por STM tem possibilitado a geração de informações em tempo real e espaço real sobre as propriedades estruturais, eletrônicas e químicas das superfícies.

Objetivos

As moléculas derivadas do uracil são utilizadas como modelos para o estudo do controle da estrutura superficial via modulação da carga superficial. Neste estudo exploramos o 5-6 di-metil uracil.

Métodos

São utilizados os métodos de voltametria cíclica e STM in situ em meio ácido.

Resultados

O 5-6 di-metil Uracil apresenta três estados distintos de adsorção. Em potenciais correspondentes a uma superficie negativamente carregada as moléculas estão em um fluxo constante de adsorsão/dessorsão. Nesta fase elas nãopodem ser visualizadas via STM e alguns autores convencionaram chamá-la de fase gasosa. A varredura de potencial em direção a cargas positivas na superfície causa uma transição de fase neste adsorbato havendo uma condensação bidimensional formando o que se convencionou chamar de um filme líquido. Esta segunda fase é resolvida via STM com detalhamento molecular (Figura1). Pode-se observar claramente a formação de fileiras (linhas) de moléculas formando diferentes domínios. O ângulo entre os diferentes domínios sofre grande variação, sendo que na figura 1 é de cerca de 150 . É interessante notar que este ângulo não corresponde à simetria do eletrodo de Au(111), que seria de cerca de 600. Esta observação indica a falta de registro entre adsorbato e substrato. Portanto a estabilidade do filme é fornecida pelas interações laterais entre as moléculas, dando ao filme um caráter de adsorsão física. A cela unitária proposta para este adsorbato é formada de quatro moléculas de 5,6-dimetil – Uracil, com uma área molecular de cerca de ~ 50 A2.


Continuando a varredura de potencial uma grande quantidade de carga é transferida até se chegar à região de estabilidade de uma outra fase que tem alta estabilidade e por isso tem um caráter químico. Esta fase é convencionamente chamada de sólida e será objeto de futuros estudos.

Figura 1 – Imagem via STM in situ da fase II de adsorsão de 5-6 DMU sobre Au (111)


Conclusões

A área ocupada por cada molécula leva a uma comparação favorável com um estado de adsorsão onde as moléculas se encontram na posição “flat”. Este posicionamento favorece um modelo de interação intermolecular estabilizado por uma rede de pontes de hidrogênio, independente da orientação cristalográfica do substrato.


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