Tuning ultrafast electron injection dynamics at organic-graphene/metal interfaces
Source abstract
Abstract
We compare the ultrafast charge transfer dynamics of molecules on epitaxial graphene and bilayer graphene grown on Ni(111) interfaces through first principles calculations and X-ray resonant photoemission spectroscopy. We use 4,4'-bipyridine as a prototypical molecule for these explorations as the energy level alignment of core-excited molecular orbitals allows ultrafast injection of electrons from a substrate to a molecule on a femtosecond timescale. We show that the ultrafast injection of electrons from the substrate to the molecule is ∼4 times slower on weakly coupled bilayer graphene than on epitaxial graphene. Through our experiments and calculations, we can attribute this to a difference in the density of states close to the Fermi level between graphene and bilayer graphene. We therefore show how graphene coupling with the substrate influences charge transfer dynamics between organic molecules and graphene interfaces.
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Research context
OpenAlex topics: Molecular Junctions and Nanostructures · Quantum and electron transport phenomena · Surface and Thin Film Phenomena
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Affiliations
Dipartimento di Scienza dei Materiali
Università di Milano-Bicocca
20125 Milano
Italy
Faculty for Mathematics and Physics
University of Ljubljana
Slovenia
CNR-IOM Laboratorio Nazionale TASC
Trieste
Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU and Donostia International Physics Center
20018 San Sebastián
Spain
CIC nanoGUNE
Faculty of Education
Ljubljana
Dipartimento di Fisica
Università di Trieste
Dept. of Applied Physics and Applied Mathematics
Columbia University
USA
Dept. of Chemistry
Università degli Studi di Milano
20133 Milano
Funding
Seventh Framework Programme · Javna Agencija za Raziskovalno Dejavnost RS · Ministerio de Economía y Competitividad · Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca
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