Präparation und Charakterisierung ein- und zwei-dimensionaler optisch aktiver Nanostrukturen mittels Rastersondenlithographie
Final Report Abstract
Im Sinne des Projektantrags konnten alle wesentlichen Ziele erreicht werden. Die Parameter der AFM basierten Nanolithographie wurden systematisch erfasst. Molekulare Monolagen auf Siliziumoberflächen erwiesen sich als entwicklungsfähiger Baustein für die lithographische Erzeugung von nanostrukturiertem Siliziumoxid. Ein zentraler Bestandteil der Untersuchungen war die Charakterisierung der Ladungen in den erzeugten Strukturen mittels der zunächst nicht vorgesehenen Kelvin-Raster-Sondenmikroskopie. Dadurch konnte nachgewiesen werden, dass insbesondere ionische oder geladene Farbstoffe geeignete Kandidaten für eine erfolgreiche Anbindung (Dekorierung) an die Nanostrukturen darstellen. Die optischen Eigenschaften der angebundenen Farbstoffmoleküle konnten erfolgreich vermessen werde. Insbesondere die von der Arbeitsgruppe Würthner bereitgestellten sperminfunktionalisierter Perylenderivate zeigten neben einer hohen Quantenausbeute auch eine hohe Photostabilität. Darüber hinaus sind sie durch Temperaturvariation und Konzentration in ihren optischen Eigenschaften steuerbar. Insgesamt wurde in der Kombination von Nanolithographie und molekularer Farbstoffdekorierung auch im internationalen Vergleich Neuland beschritten, für das sich erste anwendungsorientierte Folgeprojekte abzeichnen. Allerdings sind weitere experimentelle Anstrengungen erforderlich, um ein molekulares Verständnis der Wechselwirkung der deponierten Farbstoffmoleküle mit den (geladenen) Nanostrukturen zu erhalten. Insbesondere erste zeitaufgelöste Fluoreszenzmessungen sind für zukünftige Untersuchungen vielversprechend. Weiterhin wird angestrebt, unterschiedliche, miteinander wechselwirkende Moleküle (und/oder Nanokristalle) auf den Nanostrukturen gezielt zu deponieren. Auf diese Weise lassen sich neue Erkenntnisse (und möglicherweise Anwendungen) für die Solartechnologie und Sensorik erzielen.
Publications
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T. Baumgärtel, C. von Borczyskowski, H. Graaf
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T. Baumgärtel, C. von Borczyskowski, H. Graaf
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C. Belgardt, E. Sowade, T. Blaudeck, T. Baumgärtel, H. Graaf, C. von Borczyskowski, R. R. Baumann
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C. Maedler, H. Graaf
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T. Baumgärtel, C. von Borczyskowski, H. Graaf
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T. Baumgärtel, S. Rehm, F. Würthner, C. von Borczyskowski, H. Graaf
(See online at https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.12.094)
