Funktionelle Nanostrukturen für Bauelemente mit unterschiedlichen Oligothiophen-Architekturen
Final Report Abstract
Umfangreiche rastertunnelmikroskopische und –spektroskopische Messungen an Terthiophen adsorbiert auf Au(111) wurden durchgeführt und frühere topographische und spektroskopische Ergebnisse konnten so bestätigt werden. Darüber hinaus wurde das „Highest-occupiedmolecular-orbital-1“ (HOMO-1) bei -2.9 eV identifiziert. Es ist gegenüber dem Molekül in Gas-Phase abgesenkt und liefert so einen Hinweis darauf, dass es die Bindung des Moleküls an das Substrat bewerkstelligt. Aus schwachen Asymmetrien in den Leitfähigkeitskarten kann konsistent auf die Orientierung und die trans-trans-Konformation des 3T auch an der Oberfläche geschlossen werden. Der Abbildungsmechanismus im HOMO-LUMO-Gap ist auch für 3T/Au(111) mit einem modifizierten Oberflächenzustand (OfZ) zu erklären, wo durch die Polarisierbarkeit des Moleküls die Lage des Oberflächenzustandes relativ zu den Au-Atomen verändert wird. Dies führt zu einer lokalen Wölbung des OfZ aus der Oberfläche heraus. Mit dieser Wölbung geht eine Änderung der Dimensionalität des OfZ einher von einem 2D-Zustand in der Oberfläche auf dem Gold zu einem 1D-Zustand senkrecht zur Oberfläche auf dem Molekül. Für die Höhe der differentiellen Tunnelbarriere ändert sich dabei das Vorzeichen ihrer Abhängigkeit von der Tunnelspannung. Auf dem 3T konnten ähnlich reichhaltige inelastische Tunnelsprektren wie auf 4-Merkaptopyridin gemessen werden. Zur leichteren Auswertung wurde eine Systematik entwickelt, die sowohl eine schnelle Beurteilung der Datenqualität ermöglicht als auch ein zuverlässiges, d.h. reproduzierbares Ergebnis liefert. In einem Energieintervall von 0-120 meV wurden 18 inelastische Anregungen gefunden, die theoretischen Ergebnissen für ein Molekül in der Gas-Phase entsprechen. Dies weist wieder auf eine schwache Beeinflussung des Moleküls durch das Substrat hin. Wir fanden geringe Unterschiede zwischen Molekülen, die in den fcc- bzw. den hcp-Bereichen der Herringbonerekonstruierten Goldoberfläche adsorbiert waren. Die Unterschiede deuten auf einen veränderlichen Dihedralwinkel hin derart, dass das Molekül im hcp-Bereich eine eher planare Struktur hat, also die Verdrillung gegenüber der Gleichgewichtslage reduziert wird. Dies kostet Energie und führt zu einer geringeren Adsorptionswahrscheinlichkeit in den hcp-Bereichen, wie sie auch beobachtet wird.
Publications
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Terthiophene on Au(111): A Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy Study, Beilstein J. Nanotechnol. 2, 561 (2011)
B. Koslowski, A. Tschetschetkin, N. Maurer, E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, and P. Ziemann
