Untersuchung der funktionellen Optimierung von organischen Molekülen auf Oberflächen durch die Einstellung elektronischer und struktureller Eigenschaften mit Hilfen von STM.

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Saeed Amirjalayer; Professor Dr. Harald Fuchs
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 332724838

Die elektronischen und optischen Eigenschaften von molekularen Bausteinen wie organischen Feldeffekttransistoren (OFETs), Solarzellen und molekularen Schaltern werden wesentlich durch deren intermolekulare Wechselwirkung mit der direkten Umgebung und, insbesondere für Oberflächen basierende Dünnschichtsystem wie Metallelektroden, durch die Molekül-Substratwechselwirkung gesteuert. Zur Optimierung der verschieden Wechselwirkungen, die in diesen komplexen funktionalen molekularen Systemen vorliegen können, ist daher ein detailliertes theoretisches Verständnis und gleichzeitig eine rationale Entwicklung molekularer Strukturen grundlegend. Eine systematische Untersuchung dieser hierarchischen Systems muss daher einzelne Moleküle auf Oberflächen aber auch 2D selbstassemblierte Systeme mit einstellbaren van der Waals Wechselwirkungen und kovalenten Bindungen umfassen, wobei letztere es ermöglichen, stabile Systeme unter Umgebungsbedingungen zu erhalten.Der Schwerpunkt dieses Forschungsprojektes liegt in der funktionalen Optimierung ausgewählter molekularer Systemen durch die Kontrolle elektronischer und struktureller Eigenschaften. Auf der Ebene von einzelnen Molekülen werden wir die Funktionalität von individuellen Molekülen wie Metall-koordinierte Macrozyklen mit Hilfe von LT-STM/STS Messungen untersuchen. In diesem Zusammenhang werden unter anderem Phenanthren-derivate im Hinblick auf ihre Fähigkeit betrachtet, leichte chemische Elemente (z.B. Wasserstoff) zu binden. Basierend hierauf werden komplexere Musterbildungen in molekularen Systemen analysiert. Ein besonderes Augenmerk werden wir hierbei auf das kürzlich in unserem STM Labor beobachtete Phänomen der Ordnungs/Unordnungs- Übergänge innerhalb von selbstassemblierten van der Waals Systemen legen. Zur Steuerung dieser Prozesse wird die Stärke der intermolekularen und der Molekül-Substrat Wechselwirkung gezielt justiert. Schließlich werden kovalente 2D molekulare Schichtnetzwerke basierend auf multidentaten Bausteine hinsichtlich ihres Potentials zur Entwicklung von thermoelektrischen und photo-responsiven Systemen untersucht. Zusätzlich zu diesen detaillierten experimentellen Studien werden komplementäre theoretische Untersuchungen durchgeführt, um ein grundlegendes Verständnis über die Molekül-Substrat und intermolekularen Wechselwirkung aber auch der elektronischen und optischen Eigenschaften der molekularen Systeme zu erhalten. Dies wird die Grundlage für die Optimierung und Entwicklung neuer funktionaler molekularer selbstassemblierter Systeme bilden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Xiao Lin