Rückkopplung des Solvents auf den Einzelelektronentransport in nanoskaligen Redox-Molekülkontakten

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Nalbach; Professor Dr. Michael Thorwart
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320285192

Dieses deutsch-israelische Forschungsprojekt will die Leitfähigkeitseigenschaften von nanoskaligen Redox-Molekülkontakten, die sich in einem polaren Solvent befinden, untersuchen. Die Schlüsselidee ist, den Rückkopplungseffekt der Solvent-Fluktuationen auf die elektronische Leitfähigkeitseigenschaften zu nutzen, um wichtige Solvent-Eigenschaften zu detektieren. Eine derartige Anordnung kann ohne weiteres als Basis für einen molekularen Nanosensor benutzt werden, der rein elektronisch und ohne optische Komponenten betrieben werden kann. Damit können charakteristische Solventparameter detektiert werden, wie zum Beispiel ultrakleine Konzentrationsveränderungen einer Zielsubstanz im Solvent oder kleine pH-Konzentrationen. Wir möchten einen Grundlagenbeweis der Machbarkeit eines solchen Nanosensors ausarbeiten. Dabei soll eine verfeinerte Kombination eines modell-basierten Zugangs im molekularen Quantentransport und von realistischen Simulationsberechnungen von Molekülparametern entwickelt und angewendet werden. Nanoskalige Redox-Molekülkontakte sind für diesen Zweck ideal geeignet, da sie auf der Basis von zwei intrinsischen Transportkanälen funktionieren. Dabei ist ein Kanal für die Lokalisierung eines Elektrons auf der Molekülbrücke verantwortlich, wohingegen der zweite Kanal das Transportsignal generiert. Ein Hauptziel dieses Projekts besteht nun darin, den zusätzlichen Einfluss eines polaren Solvents auf die Lokalisierungseigenschaften zu untersuchen, und insbesondere seine Signaturen im Transportsignal zu identifizieren. Mögliche technologische Anwendung sind absehbar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Abraham Nitzan