Direct functionalization of Mn12-(methacrylate) clusters on Si(100): surface characterization and electrochemical properties

 

Authors
Ledezma-Gairaud, Marisol; Moehl, Thomas; Montero, Mavis L.; Pineda, Leslie W.
Format
Article
Status
publishedVersion
Description

The reaction of H–terminated Si(100) with methacrylate–substituted manganese carboxylate clusters [Mn12O12{CH2C(CH3)COO}16(H2O)4], [Mn12–(methacrylate)] via hydrosilylation afforded Mn12–(methacrylate)−Si(100). The chemically modified surface was studied with an atomic force microscope (AFM), X–ray photoelectron spectra (XPS), a cyclic voltammeter (CV) and electrochemical impedance spectra (EIS). XPS show several Mn and Si electronic signatures that indicate the tailoring of Mn12–(methacrylate) on the surface. The CV plot of Mn12–(methacrylate)−Si(100) has two irreversible cathodic waves at −0.76 and −0.44 V, assigned to Mn(IV)/Mn(III) and Mn(III)/Mn(II) processes. The calculated charge at –0.44 V was 3.14 x 10–5 C cm–2. An equivalent-circuit model was proposed based on EIS data and element circuit analysis. EIS show that the electronic and structural features of Mn12– (methacrylate) on a surface greatly influence the electron transfer.
La reacción de Si(100)−H con grupos carboxilato del clúster [Mn12O12{CH2C(CH3)COO}16(H2O)4], [Mn12- (metacrilato)] a través de la química de hidrosililación, proporciona el Mn12-(metacrilato)− Si(100). La superficie modificada químicamente se estudió mediante microscopía de fuerza atómica (AFM), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), voltametría cíclica (CV), y la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Los espectros XPS muestran características electrónicas del Mn y del Si que indican la incorporación del Mn12-(metacrilato) en la superficie. El gráfico CV de Mn12- (metacrilato)−Si (100) tiene dos ondas catódicas irreversibles en −0.76 y −0.44 V, que pueden ser asignadas a procesos redox Mn(IV)/ Mn(III) y Mn(III)/Mn(II ). La carga calculada a −0,44 V es 3,14 x 10-5 C cm-2. Un modelo de circuito equivalente se propuso con base en los datos de la EIS y el análisis de elementos del circuito. Las características electrónicas y estructurales del Mn12-(metacrilato) en la superficie influyen en gran medida en la transferencia de electrones como se muestra por EIS.

Publication Year
2016
Language
Español
Topic
Silicon(100)
Mn12 cluster
cyclic voltammetry
X–ray photoelectron spectra (XPS)
electrochemical impedance spectra (EIS)
Electrochemistry
Silicio (100)
complejo Mn12
voltametría cíclica
Espectroscopía fotoelectrónica de Rayos-X (XPS)
Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS)
Electroquímica
Fuente
Portal de Revistas UCR
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openAccess
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