Ab initio-Beschreibung der Isomerisierungsdynamik molekularer Schalter an Oberflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Karsten Reuter
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202423882

Gegenstand der Forschung ist die Entwicklung einer ab initio-basierten, parameterfreien Beschreibung der Funktionalität molekularer Schalter an Festkörperoberflächen. Die Kontrolle der entsprechenden photo-induzierten Isomerisierung zwischen verschiedenen (meta)stabilen molekularen Konformationen verspricht hochinteressante nanotechnologische Anwendungen z. B. mit Blick auf Logik und Speicherung im Limes der äußersten Integration. Das gegenwärtige Verständnis der der Photoanregung folgenden nichtadiabatischen Dynamik erlaubt besonders an Metalloberflächen noch keine Extrahierung der Kerngrößen, die ein rationales Design der Schaltfunktion ermöglichen würden. Für das prototypische System Azobenzol an Münzmetalloberflächen wird diese Erkenntnis durch einen Dichtefunktionaltheorie-basierten Ansatz erarbeitet werden, der von einer detaillierten Charakterisierung der geometrischen, energetischen und elektronischen Eigenschaften der (meta)stabilen Zustände des Molekül-Substrat-Systems bis zu einer umfassenden dynamischen Modellierung des transienten funktionalen Verhaltens reicht. Besondere Aufmerksamkeit liegt hierbei auf der Berücksichtigung dispersiver Wechselwirkungen, einer Analyse neuartiger Substrat-mediierter Isomerisierungsmechanismen und der Rolle von raumfordernden Gruppen, die oft für ein Tuning der Oberflächenkopplung eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen