The organic donor-acceptor nanostructure formation processes of C60 and α-sexithiophene (6T) on graphite are monitored by in situ low-temperature scanning tunneling microscopy and synchrotron-based photoelectron spectroscopy experiments. It is found that the intermolecular interaction between C60 and 6T plays a key role in the formation of organic nanostructures on graphite. Room temperature deposition of C60 on the 6T monolayer on the weakly interacting graphite substrate results in the coexistence of three energetically stable structural motifs with a well-defined supramolecular arrangement, including C60 zigzag filament, C60 hexagon and C60−pair filament, and hence the formation of C60:6T molecular glass on graphite. Our results show that only the thermally stable C60 zigzag filaments can develop into a long-range ordered two-dimensional C60 zigzag chain array by annealing the system at 350 K.

1.
G.
Yu
,
J.
Gao
,
J. C.
Hunnelen
,
F.
Wudl
, and
A. J.
Heeger
,
Science
270
,
1789
(
1995
).
2.
P.
Peumans
,
S.
Uchida
, and
S. R.
Forrest
,
Nature
425
,
158
(
2003
).
3.
S. R.
Forrest
,
Nature
428
,
911
(
2004
);
[PubMed]
S. R.
Forrest
,
MRS Bull.
30
,
28
(
2005
);
F.
Yang
,
M.
Shtein
, and
S. R.
Forrest
,
Nat. Mater.
4
,
37
(
2005
);
H. G.
Xue
,
B. P.
Rand
,
S.
Uchida
, and
S. R.
Forrest
,
Adv. Mater.
17
,
66
(
2005
);
P.
Peumans
,
A.
Yakimov
, and
S. R.
Forrest
,
J. Appl. Phys.
93
,
3693
(
2003
).
4.
N.
Koch
,
Chem. Phys. Chem.
8
,
1438
(
2007
);
N.
Koch
,
J. Phys. Condens. Matter
20
,
184008
(
2008
);
S.
Braun
,
W. R.
Salaneck
, and
M.
Fahlman
,
Adv. Mater.
21
,
1450
(
2009
);
D. R. T.
Zahn
,
G. N.
Gavrila
, and
G.
Salvan
,
Chem. Rev.
107
,
1161
(
2007
);
[PubMed]
N. R.
Armstrong
,
W. N.
Wang
,
D. M.
Alloway
,
D.
Placencia
,
E.
Ratcliff
, and
M.
Brumbach
,
Macromol. Rapid Commun
30
,
717
(
2009
).
[PubMed]
5.
K.
Vandewal
,
K.
Tvingstedt
,
A.
Gadisa
,
O.
Inganas
, and
J. V.
Manca
,
Nat. Mater.
8
,
904
(
2009
).
6.
W.
Ma
,
C.
Yang
,
X.
Gong
,
K.
Lee
, and
A. J.
Heeger
,
Adv. Funct. Mater.
15
,
1617
(
2005
).
7.
R.
Otero
,
D.
Ecija
,
G.
Fernandez
,
J. M.
Gallego
,
L.
Sanchez
,
N.
Martin
, and
R.
Miranda
,
Nano Lett.
7
,
2602
(
2007
).
8.
L.
Sanchez
,
R.
Otero
,
J. M.
Gallego
,
R.
Miranda
, and
N.
Martin
,
Chem. Rev.
109
,
2081
(
2009
).
9.
S.
Uchida
,
J. G.
Xue
,
B. P.
Rand
, and
S. R.
Forrest
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
4218
(
2004
).
10.
C.
Joachim
and
M. A.
Ratner
,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
102
,
8801
(
2005
);
J. H.
Heath
and
M. A.
Ratner
,
Phys. Today
56
,
43
(
2003
);
C.
Joachim
,
J. K.
Gimzewski
, and
A.
Aviram
,
Nature
408
,
541
(
2000
).
[PubMed]
11.
G.
Burkard
,
D.
Loss
, and
D. P.
DiVincenzo
,
Phys. Rev. B.
59
,
2070
(
1999
);
S. C.
Benjamin
,
A.
Ardavan
,
G. A. D.
Briggs
,
D. A.
Britz
,
D.
Gunlycke
,
J.
Jefferson
,
M. A. G.
Jones
,
D. F.
Leigh
,
B. W.
Lovett
,
A. N.
Khlobystov
,
S. A.
Lyson
,
J. J. L.
Morton
,
K.
Porfyrakis
,
M. R.
Sambrook
, and
A. M.
Tyryshkin
,
J. Phys. Condens. Matter
18
,
S867
(
2006
).
12.
T. J.
Park
,
S. Y.
Lee
,
S. J.
Lee
,
J. P.
Park
,
K. S.
Yang
,
K. B.
Lee
,
S.
Ko
,
J. B.
Park
,
T.
Kim
,
S. K.
Kim
,
Y. B.
Shin
,
B. H.
Chung
,
S. J.
Ku
,
D. H.
Kim
, and
I. S.
Choi
,
Anal. Chem.
78
,
7197
(
2006
);
[PubMed]
N. L.
Rosi
, and
C. A.
Mirkin
,
Chem. Rev.
105
,
1547
(
2005
);
[PubMed]
J. C.
Smith
,
K. B.
Lee
,
Q.
Wang
,
M. G.
Finn
,
J. E.
Johnson
,
M.
Mrksich
, and
C. A.
Mirkin
,
Nano Lett.
3
,
883
(
2003
).
13.
J. V.
Barth
,
G.
Constantini
, and
K.
Kern
,
Nature
437
,
671
(
2005
);
[PubMed]
F.
Rosei
,
J. Phys. Condens. Matter
16
,
S1373
(
2004
);
W.
Chen
and
A. T. S.
Wee
,
J. Phys. D
40
,
6287
(
2007
);
F.
Tao
and
S. L.
Bernasek
,
Chem. Rev.
107
,
1408
(
2007
);
[PubMed]
F.
Rosei
,
M.
Schunack
,
Y.
Naitoh
,
P.
Jiang
,
A.
Gourdon
,
E.
Laegsgaard
,
I.
Stensgaard
,
C.
Joachim
, and
F.
Besenbacher
,
Prog. Surf. Sci.
71
,
95
(
2003
);
H. J.
Gao
and
L.
Gao
,
Prog. Surf. Sci.
85
,
28
(
2010
).
14.
J. A.
Theobald
,
N. S.
Oxtoby
,
M. A.
Phillips
,
N. R.
Champness
, and
P. H.
Beton
,
Nature
424
,
1029
(
2003
);
[PubMed]
S.
Stepanow
,
M.
Lingenfelder
,
A.
Dmitriev
,
H.
Spillmann
,
E.
Delvigne
,
X.
Deng
,
C.
Cai
,
J. V.
Barth
, and
K.
Kern
,
Nat. Mater.
3
,
229
(
2004
);
[PubMed]
S.
Stepanow
,
N.
Lin
,
J. V.
Barth
, and
K.
Kern
,
Chem. Commun.
20
,
2153
(
2006
).
15.
S. S.
Li
,
B. H.
Northrop
,
Q. H.
Yuan
,
L. J.
Wan
, and
P. J.
Stang
,
Acc. Chem. Res.
42
,
249
(
2009
);
[PubMed]
L. J.
Wan
,
Acc. Chem. Res.
39
,
334
(
2006
);
[PubMed]
Y. C.
Ye
,
W.
Sun
,
Y. F.
Wang
,
X.
Shao
,
X. G.
Xu
,
F.
Cheng
,
J. L.
Li
, and
K.
Wu
,
J. Phys. Chem. C
111
,
10138
(
2007
).
16.
F.
Silly
,
A. Q.
Shaw
,
K.
Porfyrakis
,
J. H.
Warner
,
A. A. R.
Watt
,
M. R.
Castell
,
H.
Umemoto
,
T.
Akachi
,
H.
Shinohara
, and
G. A. D.
Briggs
,
Chem. Commun.
38
,
4616
(
2008
);
F.
Silly
,
A. Q.
Shaw
,
K.
Porfyrakis
,
G. A. D.
Briggs
, and
M. R.
Castell
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
253109
(
2007
).
17.
W.
Chen
,
H.
Li
,
H.
Huang
,
Y. X.
Fu
,
H. L.
Zhang
,
J.
Ma
, and
A. T. S.
Wee
,
J. Am. Chem. Soc.
130
,
12285
(
2008
).
18.
Y. L.
Huang
,
W.
Chen
,
H.
Li
,
J.
Ma
,
J.
Pflaum
, and
A. T. S.
Wee
,
Small
6
,
70
(
2010
);
[PubMed]
Y. L.
Huang
,
H.
Li
,
J.
Ma
,
H.
Huang
,
W.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
Langmuir.
26
,
3329
(
2010
).
[PubMed]
19.
H. L.
Zhang
,
W.
Chen
,
L.
Chen
,
H.
Huang
,
X. S.
Wang
,
J.
Yuhara
, and
A. T. S.
Wee
,
Small
3
,
2015
(
2007
);
[PubMed]
L.
Chen
,
W.
Chen
,
H.
Huang
,
H. L.
Zhang
, and
A. T. S.
Wee
,
Adv. Mater.
20
,
484
(
2008
).
20.
H.
Huang
,
W.
Chen
,
L.
Chen
,
H. L.
Zhang
,
X. S.
Wang
,
S. N.
Bao
, and
A. T. S.
Wee
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
023105
(
2008
).
21.
W.
Chen
,
H. L.
Zhang
,
H.
Huang
,
L.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
193301
(
2008
);
W.
Chen
,
H. L.
Zhang
,
H.
Huang
,
L.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
ACS Nano.
2
,
693
(
2008
).
[PubMed]
22.
B.
Xu
,
C. G.
Tao
,
E. D.
Williams
, and
J. E.
Reutt-Robey
,
J. Am. Chem. Soc.
128
,
8493
(
2006
);
[PubMed]
B.
Xu
,
C. G.
Tao
,
W. G.
Cullen
,
J. E.
Reutt-Robey
, and
E. D.
Williams
,
Nano Lett.
5
,
2207
(
2005
).
[PubMed]
23.
M.
de Wild
,
S.
Berner
,
H.
Suzuki
,
H.
Yanagi
,
D.
Schlettwein
,
S.
Ivan
,
A.
Baratoff
,
H. J.
Guentherodt
, and
T. A.
Jung
,
Chem. Phys. Chem.
3
,
881
(
2002
).
24.
W.
Chen
,
D. C.
Qi
,
X. Y.
Gao
, and
A. T. S.
Wee
,
Prog. Surf. Sci.
84
,
279
(
2009
).
25.
M. P.
Seah
and
W. A.
Dench
,
Surf. Interface Anal.
1
,
2
(
1979
).
26.
W.
Chen
,
H.
Huang
, and
A. T. S.
Wee
,
Chem. Commun.
4276
, (
2008
).
27.
W.
Chen
,
H.
Huang
,
S.
Chen
,
L.
Chen
,
H. L.
Zhang
,
X. Y.
Gao
, and
A. T. S.
Wee
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
114102
(
2007
);
Y. L.
Huang
,
W.
Chen
,
S.
Chen
, and
A. T. S.
Wee
,
Appl. Phys. A
95
,
107
(
2009
).
28.
R.
Otero
,
M.
Lukas
,
R. E. A.
Kelly
,
W.
Xu
,
E.
Lagsgaard
,
I.
Stensgaard
,
L. N.
Kantorovich
, and
F.
Besenbacher
,
Science
319
,
312
(
2008
).
You do not currently have access to this content.