Intelligente molekulare Spitzen für chemisch-sensitive Rastersondenmikroskopie mit atomarer Auflösung
Analytische Chemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Als Teil dieses Projekts wurden die Sonden synthetisiert und in der für AFM/STM-Experimente notwendigen Reinheit erhalten. Untersuchung der Funktionalisierungsmöglichkeiten von metallischen AFM/STM-Spitzen sind Gegenstand derzeitiger Experimente. Exemplarisch konnte anhand der Kristallstruktur von TPPhNH2 die notwendige Präorganisation der Pyrazol-Liganden zur Beherbergung einer AFM/STM-Spitze bestätigt werden. Ein neuer Teil des Projekts gründet, im Gegensatz zur Funktionalisierung der Metallspitze des AFM/STM, in der Manipulation eines Oberflächen-adsorbierten molekularen Hebels, der simpelsten Form einer Nanomaschine. Die Etablierung von archimedischen Gesetzmäßigkeiten auf nanoskaliger Ebene markiert dabei einen Meilenstein zur Bestimmung größenabhängiger Wirkungsgrade und daraus resultierender optimierter Designkonzepte. Die Anwendung anderweitig etablierter Synthese-Strategien lieferte eine Auswahl an aromatisierten "Hebeln" jedoch im Falle höherer Hebel mit unzureichender Reproduzierbarkeit u. a. da auf konventionelle Reinigungsmethoden nicht zurückgegriffen werden konnte. Zur Lösung dieses Problems wurden die entsprechenden Diole methyliert und anschließend an ausgewählten Vertretern exemplarisch durch Thermogravimetrie gezeigt, dass eine thermische Rearomatisierung im AFM/STM-System durchaus erfolgsversprechend ist. Entsprechende Experimente sind Gegenstand derzeitiger Untersuchungen. Eine Erweiterung des Projekts stellt auch die Funktionalisierung von "top down" generierten Nanoporen in Graphen der h-BN dar. Kernziel ist die Komplexierung dieser Poren über deren Kanten anhand einer dafür maßgeschneiderten molekularen Pinzette und dem daraus hervorgehenden Potenzial für die Bildung komplexer Nanomaschinen. Hierbei konnte aus synthetischem Gesichtspunkt ein passendes Modellsubstrat zu Verifikation der Funktionalisierung erhalten werden. Das erhaltene MP-Fe wurde in ersten Experimenten anhand von TEM-Mikroskopie in der Komplexierung der Kanten monolagiger Graphen-Flakes untersucht. Eine Komplexierung konnte zwar nicht zweifelsfrei verifiziert werden, jedoch sind weitere Experimente aufgrund der gesammelten Erkenntnisse in Planung.
