Oberflächengestützte Assemblage von 3-D Koordinationsarchitekturen mit spintronischen Eigenschaften

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Johannes V. Barth; Dr. Svetlana Klyatskaya; Dr. Anthoula Papageorgiou; Professor Dr. Mario Ruben
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316890188

Im Rahmen von COORNETs streben wir auf den Aufbau von robusten 3-D spintronischen Koordinationsnetzwerken an wohldefinierten Grenzflächen unter Ultrahochvakuum -bedingungen mittels Sublimation als auch mittels Elektrospray-Ionisierungs (ESI) Deponierung der molekularen Bauteile an. Die 3-D Selbstassemblage erfolgt durch Metall-Ligandenwechselwirkungen zwischen massgeschneiderten molekularen Bausteinen und magnetisch aktiven Metallzentren zur Herstellung von funktionellen Nanoarchitekturen. Wir planen insbesondere das Engineering von templat-gesteuerten Koordinationsnetzwerken mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften durch den Einbau von (i) Fe(II) basierten Spinübergangsverbindungen und (ii) funktionelle tetrapyrrol-basierte Liganden mit koordinierten Übergangs - und Lanthanidmetallen. Außerdem werden die Parameter der elektrischen Leitfähigkeit durch den (i) durch die Einführung von photopolymerisierbare Einheiten in die MOF Bauteile oder durch das (ii) das Auswählen des Zentralatoms des Koordinationsknotens gesteuert werden. Die Spinwechselwirkung der Leitungselektronen mit den magnetisch aktiven Zentren der Netzwerkgerüste wird koordinativ-spintronische Nanoarchitekturen zugänglich machen. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften und das funktionelle Verhalten der erzeugten oberflächengestützten Netzwerke werden durch Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie (STM/STS), hochaufgelöste Röntgenspektroskopie, durch X-ray magnetic circular dichroism (XMCD), sowie weitere anspruchsvolle komplementäre Methoden untersucht werden. Erwarteter Input: Unsere Kooperation beinhaltet langjährige Erfahrungen bezüglich der Selbstassemblage und Charakterisierung von molekül-basierten Koordinations- bzw. kovalenten Netzwerken an Oberflächen (mit mehr als 35 gemeinsamen Publikationen über die letzte Dekade). Gegenwärtig sind wir insbesondere an spintronischen Materialien und Netzwerken interessiert, inklusive deren strukturellen, elektronischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften. Die Relevanz der Konzeption basiert auf der Synthese von massgeschneiderten molekularen Bausteinen und Assemblage-Protokollen zur Steuerung von Grenzflächenprozessen. Die strukurelle, elektronische und magnetische Charakterisierung wird hauptsächlich durch eine Kombination von STM/STS- mit Röntgenspektroskopie-Techniken erfolgen. Erwarteter Output: Wir erwarten die Darstellung einer neuen Klasse von spintronischen Koordinationsnetzwerken mit einzigartigen Funktionseigenschaften, insbesondere umfassend (i) schaltbare magnetische Eigenschaften basierend auf Spinübergangsverbindungen und (ii) (ii) Lanthanid-basierten molekularen Einzelmolekülmagneten durch das Einstellen des Zentralmetalls des Koordinationspunktes als auch durch Funktionalisierung der Linkermoleküle durch post-synthetische Photopolymerisierung.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1928: Koordinationsnetzwerke als Bausteine für Funktionssysteme