Abscheidung von wasserstoffverbrückten Kapseln auf Siliciumwafern

• Antragsteller: Dr. Sebastian Richter
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259032434

Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit der Abscheidung von wasserstoffverbrückten Kapseln auf Siliziumwafern. Die immobilisierten molekularen Architekturen sollen sowohl hinsichtlich ihrer physikalisch-organischen Eigenschaften als auch ihrer Materialeigenschaften untersucht werden, um sie zum Beispiel für die Entwicklung eines Wirkstofftransportsystems oder eines supramolekularen Klettverschlusses zu verwenden. Dazu wird ein mit Alkenen funktionalisierter Cavitand synthetisiert, der sich durch ein geeignetes Gasttemplat zu einer zweiteiligen Kapsel selbstorganisieren kann. Die terminalen Alkene der Cavitanden sind bestens dafür geeignet die Moleküle über eine photochemische oder thermische Hydrosilylierung auf wasserstoffterminiertem Silizium abzuscheiden. Für die Oberflächencharakterisierung und Untersuchung der Kapselbildung auf den modifizierten Oberflächen werden sowohl verschiedene Oberflächenanalysemethoden kombiniert, als auch die veränderbaren Fluoreszenzeigenschaften des Gastmoleküls 4,4-Dimethylbenzol durch dessen Kapseleinschluss ausgenutzt. Die Wasserstoffbrückenbindungen der in diesem Projekt verwendeten Kapseln sind so stark, dass sie sogar in Wasser zusammenhalten. Dies ermöglicht den Einsatz der Wirt-Gast-Komplexe in Wirkstofftransportsystemen für den Transport geeigneter Wirkstoffmoleküle, die gut in die Kavität der Kapseln passen. Des Weiteren soll ein supramolekularer Klettverschluss durch eine Kapselbildung zwischen Cavitanden zweier Oberflächen konstruiert werden. Diese supramolekulare Verbindung könnte in sehr unterschiedlichen Umgebungen wie Vakuum, Luft und verschiedenen Lösungsmitteln bestehen, wodurch sich besonders viele Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Da die Kapselbildung und deren Bindungsstärke stark von dem jeweils verwendeten Gastmolekül abhängt, kann durch die Verwendung verschiedener Gastmoleküle die Bindungsstärke des supramolekularen Klettverschlusses verändert werden. Durch die Verwendung eines photoschaltbaren Gastes wie 4,4-Dimethylazobenzol könnte sogar die Konstruktion eines photoschaltbaren Klettverschlusses möglich sein. Letztlich sind wir davon überzeugt, dass das vorliegende Forschungsvorhaben viele neue Möglichkeiten für die Anwendung von Oberflächen eröffnet, die mit supramolekularen Architekturen modifiziert wurden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: China
• Gastgeber: Professor Dr. Wei Jiang