Markus Nimmrich, Xavier Bouju, Angelika Kühnle, Wojciech Greń, Markus Kittelmann, André Gourdon, Julia L. Neff, Philipp Rahe, Johannes Gutenberg - Universität Mainz (JGU), Groupe NanoSciences (CEMES-GNS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Johannes Gutenberg - Universität Mainz = Johannes Gutenberg University (JGU), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
cited By 7; International audience; Templated assembly of organic molecules constitutes a promising approach for fabricating functional nanostructures at surfaces with molecular-scale control. Using the substrate template for steering the adsorbate growth enables creating a rich variety of molecular structures by tuning the subtle balance of intermolecular and molecule–surface interactions. On insulating surfaces, however, surface templating is largely absent due to the comparatively weak molecule–surface interactions compared to metallic substrates. Here, we demonstrate the activation of substrate templating in molecular self-assembly on a bulk insulator by controlled deprotonation of the adsorbed molecules upon annealing. Upon deposition of 4-iodobenzoic acid onto the natural cleavage plane of calcite held at room temperature, high molecular mobility is observed, indicating a small diffusion barrier. Molecular islands only nucleate at step edges. These islands show no commensurability with the underlying substrate, clearly indicating the absence of surface templating. Upon annealing the substrate, the molecules undergo a transition from the protonated to the deprotonated state. In the deprotonated state, the molecules adopt a well-defined adsorption position, resulting in a distinctly different, substrate-templated molecular structure that is stable at room temperature. Our work, thus, demonstrates the controlled activation of substrate templating by changing the molecule–surface interaction upon annealing.