Untersuchung des elektrischen Transports durch photochrome Moleküle bei plasmonischer Anregung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Thomas Huhn; Professorin Dr. Elke Scheer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406778771

Das Projekt Plasmochrom beschäftigt sich mit dem elektronischen Transport durch photoschaltbare Moleküle, die mit Metallelektroden kontaktiert sind unter Bestrahlung mit Licht. Es bearbeitet drei zentrale Fragen der aktuellen Forschung in den Nanowissenschaften: Den elektronischen Transport durch Metall-Molekül-Metall-Kontakte, die Synthese maßgeschneiderter Schaltermoleküle und Fragen der plasmonischen Einflüsse auf den lichtunterstützten elektronischen Transport. Plasmochrom verbindet diese drei Aspekte um aufzudecken, wie plasmonische Resonanzen in Metall-Molekül-Metall einkoppeln um damit die Schalteffizienzen durch optische Antennen-Effekte der Elektroden zu erhöhen. Zu diesem Zweck untersuchen wir einerseits regelbare Einzelmolekülkontakte, die mit Hilfe mechanisch kontrollierter Bruchkontakte hergestellt werden. Ihre Zuleitungen sind mit Liniengittern versehen, die die Anregung laufender Oberflächenplasmonen ermöglichen. Andererseits untersuchen wir hantelförmige Strukturen bestehend aus zwei, durch ein oder wenige photochrome Moleküle verbundene, Goldnanoteilchen. Die Auswirkung lokalisierter Plasmonen auf den elektronischen Transport und die Schalteffizienzen der Moleküle untersuchen wir durch spezielle Rastersondenmethoden. Für beide Ansätze werden wir die Schalteffizienzen als Funktion der plasmonischen Anregung studieren. Diese Untersuchungen werden einerseits aufzeigen wie die plasmonischen Eigenschaften der Elektroden und andererseits die Synthese und die Photoschalteigenschaften von Diarylethen-basierten Molekülen optimiert werden müssen. Die Schaltfunktion der Diarylethene beruht auf dem Ringöffnungs-/Ringschluss-Prinzip, das vorteilhaft ist für optoelektronische Anwendungen, da der Schaltvorgang nur mit einer geringfügigen Geometrieänderung verbunden ist. Das erwartete Hauptergebnis ist das Konzept eines elektronischen Bauteils mit effizient und reproduzierbar einstellbarem elektrischem Leitwert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Emmanuelle Lacaze, Ph.D.; Professor Dr. Olivier Pluchery