Oligomere Metallocene als Bausteine für molekulare Elektronik

• Antragstellerin: Dr. Marie Bergner
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401425981

Oligomere Metallocene, in denen die einzelnen Metallocen-Einheiten kovalent verknüpft sind, sind vielversprechende Materialen für die zukünftige Herstellung molekular-elektronischer Bauteile. Das vorgeschlagene Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der Synthese maßgeschneiderter Metallocen-Oligomere aus zwei bis drei linear verknüpften Metallocen-Einheiten und mit der Synthese cyclischer Metallocen-Oligomere aus sechs Untereinheiten. Im besonderen Fokus steht dabei ein detailliertes und generalisierbares Verständnis der Interaktion und Kommunikation der einzelnen Metallzentren sowie der daraus resultierenden Eigenschaften der oligomeren Strukturen. Von besonderem Interesse sind hierbei elektronische und elektrochemische Eigebschaften wie unter anderem die Zugänglichkeit verschiedener Redoxzustände und Spin-Delokalisierunsgeffekte. Dazu werden verschiedene Variationen der Di- und Trimere sowie des hexameren Rings durch Variation der Art und Sequenz der Zentralmetalle synthetisiert. Durch die Isolierung paramagnetischer, gemischt-valenter Verbindungen durch chemische oder elektrochemische Oxidation können Delokalisierungseffekte anschließend mittels ESR-Spektroskopie untersucht werden. Metallocenoligomere, welche auf molekularer Ebene wohldefinierte Redoxeigenschaften mit zuverlässig addressierbaren Redoxzuständen aufweisen, werden anschließend als dünne Schichten auf Oberflächen aufgebracht. Durch diesen bottom-up Ansatz entstehen dünne Filme mit maßgeschneiderten, steuerbaren und vorhersagbare Eigenschaften wie beispielsweise schaltbarer Konduktivität. Diese neuen Materialien werden unter materialwissenschaftlichen Gesichtspunkten mithilfe verschiedener spektroskopischer Techniken untersucht (z.B. SEM, AFM). Schaltbare Eigenschaften wie eine schaltbare Leitfähigkeit werden anschließend durch Anlegen von Spannungen oder Exponierung gegenüber chemisch oxidierenden Bedingungen addressiert. Diese dünnen Filme aus oligomeren Metallocen-Bausteinen können vielfältige Anwendung in Bereich der molekularen Elektronik finden, beispielsweise als molekulare Schalter oder Sensoren oder als molekulare Drähte.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Nicholas J. Long