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SFB 658:  Elementarprozesse in molekularen Schaltern auf Oberflächen

Fachliche Zuordnung Physik
Chemie
Förderung Förderung von 2005 bis 2017
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 12489635
 
Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung in der Mikroelektronik und Sensorik eröffnen Moleküle die Vision einer extremen Integration funktioneller Eigenschaften. Das kontrollierte Schalten zwischen mikroskopisch unterschiedlichen molekularen Zuständen wird dabei eine zentrale Rolle spielen. Hierfür liefert die Natur ein attraktives Vorbild, wobei Schaltfunktionen häufig durch optisch induzierte Konformationsänderungen - wie etwa bei Photorezeptoren - vermittelt werden.
Die Realisierung von Schaltfunktionen erfordert die Synthese geeigneter molekularer Nanosysteme und ein grundlegendes Verständnis ihrer strukturellen und elektronischen Eigenschaften einschließlich der Wechselwirkung mit der Umgebung. Darüber hinaus wird eine aktive Kontrolle molekularer Zustände durch externe Stimuli wie äußere Felder, Kräfte und aufgeprägte Ströme benötigt. In Kontakt mit Festkörperoberflächen lassen sich wohl definierte molekulare Geometrien herstellen, in denen laterale Abstände und Kopplungen systematisch variiert werden können. Auch für den elektrischen Kontakt des molekularen Systems mit der Außenwelt, insbesondere für Ladungstransportprozesse, ist die Wechselwirkung mit Oberflächen unabdingbar.
Der Sonderforschungsbereich untersucht die Grundlagen molekularer Schaltprozesse, ausgelöst durch externe Stimuli an wohl definierten Systemen im Kontakt mit Festkörperoberflächen. Wir konzentrieren unsere Aktivitäten auf das Studium reversibler Übergänge zwischen Zuständen, die mit einer molekularen Konformationsänderung verbunden sind und eine messbare Änderung der Funktionalität, das heißt optischer, elektronischer und magnetischer Eigenschaften des Systems bewirken. Untersucht werden Elementarprozesse am Einzelsystem und im Ensemble, das heißt alle Einzelschritte und die physikalischen Parameter und Wechselwirkungen, die den Schaltprozess ermöglichen und beeinflussen. Hierzu wird ein komplexes Methodenspektrum mit gezielter Synthese molekularer Schalter, Charakterisierung der strukturellen und elektronischen Eigenschaften mit quantitativen Methoden der Oberflächenphysik und theoretischer Modellierung eingesetzt. Langfristig sollen neuartige Funktionalitäten, wie zum Beispiel kooperative Schaltprozesse, realisiert und Kriterien für Anwendungen in molekularen Funktionselementen erarbeitet werden.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Freie Universität Berlin
Sprecher Professor Dr. Felix von Oppen, bis 7/2015; Professor Dr. Martin Weinelt, seit 7/2015
 
 

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