Металлическая связь или ковалентное связывание в неорганических кристаллах часто приводит к тому, что носители заряда в них делокализованы и способны двигаться в широкой зоне с большой подвижностью, тогда как в случае с органическими материалами из-за слабого межмолекулярного взаимодействия наблюдается низкая подвижность и узкие зоны. В случае органических систем дисперсия электронных состояний в основном наблюдается за счет сильного связывания, например, с металлической подложкой молекул в приповерхностном слое, т.е. высокая мобильность в первую очередь определяется металлической подложкой. Известны примеры, например, различные структуры С60, когда делокализация наблюдается в отсутствие подложки, однако такие примеры редки. Примером обратного поведения являются одномерные цепочки двуслойных производных тиофена (6Т), нанесенного поверх серебра Ag(111). При этом взаимодействие между поверхностью серебра и вторым слоем ничтожно мало. Наблюдаемые электронные состояния напоминают таковые в одномерных атомных цепях, при этом из-за отсутствия трансляционной симметрии на концах молекулярных цепочек наблюдается другое распределение.
Для изучения такого поведения в ультравысоком вакууме была подготовлена чистая поверхность монокристаллического Ag(111). Молекулы 6Т наносили в ячейке Кнудсена, нагретой до 175о, на поверхность Ag(111), находившуюся при комнатной температуре. Для проведения СТМ экспериментов полученный образец охлаждали до температуры жидкого азота. Осаждение 1.5 монослоев (ML) 6Т приводит к образованию периодической структуры (Рис. 1). Ширина цепи составляет 2.74 нм. Цепи второго слоя располагаются непосредственно над первым. Для подтверждения способа упаковки 6Т структура была смоделирована методом молекулярной динамики. Результат моделирования приведен на Рис. 1с. Видно, что молекулы расположены параллельно подложке и одинаково ориентированы, каждая молекула второго слоя лежит между двумя соседними молекулами первого, а расстояние между первым и вторым слоями - 0.3 нм. Схема укладки показана на Рис. 1d.
Для лучшего понимания природы электронных состояний структуру изучали при разных напряжениях (Рис. 2). Видно, что при -1.5 В конец цепи светлее, чем середина, но светлее, чем середина при -1.7. Подробнее это поведение видно на спектре dI/dV (Рис. 2d). Основной пик с самой низкой энергией здесь отвечает LUMO (разрыхляющие молекулярные орбитали) 6Т. При этом для первого слоя наблюдается заметный сдвиг LUMO и уширение пика, что связано с перекрыванием волновых функций пи-системы плоских молекул и подложки. Уширение пика во втором слое гораздо меньше, поскольку взаимодействие с подложкой заметно ослаблено внедренным первым слоем, при этом эти пики содержат тонкую структуру, анализ которой показывает, что они состоят из трех пиков. Эта структура рассматривалась с помощью расчетов методом DFT. Рассчитанная модель показана на Рис. 3. Оказалось, что состояния LUMO по-разному расщепляются в случае концевых и серединных молекул.