Tieftemperatur UHV Rastertunnel-/Rasterkraftmikroskop

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493870016

Im Rahmen des LOEWE Schwerpunkts „PriOSS – Prinzipien oberflächengestützter Synthesestrategien“ sollen die Reaktionen von organischen Molekülen auf Oberflächen untersucht werden. Eine essentielle Technik bei diesen Untersuchungen ist die Abbildung der Moleküle mit dem Rasterkraftmikroskop, welches unter bestimmten Bedingungen die Visualisierung der einzelnen chemischen Bindungen, sowohl inter- als auch intramolekular, erlaubt. Dafür ist ein Rasterkraftmikroskop mit einem Stimmgabelsensor geeignet, welches bei 5 K im Ultrahochvakuum arbeitet. Der Schlüssel zu dieser extrem guten Auflösung liegt in der Funktionalisierung der Sondenspitze mit einem Kohlenmonoxid Molekül, welches typischerweise von der Oberfläche vor der eigentlichen Untersuchung aufgenommen wird. Sowohl der Prozess der Spitzenfunktionalisierung, als auch die Stabilität der Spitze und die hochauflösende Abbildung der Moleküle, bedingen eine Umgebungstemperatur im tiefen, kryogenen Bereich um 5 K. Des Weiteren muss der Scanprozess sehr flexibel über eine programmierbare Elektronik gesteuert werden, um vor allem auch 3-dimensionale molekulare Strukturen abbilden zu können, man spricht hier auch von der 3D Spektroskopie. Ein weiteres wichtiges Feature im Rahmen der Projektarbeiten ist die simultane Anregung von verschiedenen harmonischen Oszillationen des Kraftsensorbalkens. Diese Multifrequenzmethoden erlauben die (fast) unabhängige aber gleichzeitige Aufnahme unterschiedlicher Kraftsignale, was neuartige Scanmodi und tiefergehende Informationen über die Kraftwechselwirkungen erlaubt. Das beantragte Gerät ist ein Rasterkraftmikroskop mit Stimmgabelsensor, welches bei 5 K im Ultrahochvakuum messen kann. Dabei müssen Temperatur- und Driftstabilität ausreichend sein, um Langzeitmessungen auf Molekülen durchführen zu können. Die Steuerelektronik muss individuell programmierbar sein, und es ermöglichen, komplexe 3D Spektroskopie Aufnahmen durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Tieftemperatur UHV Rastertunnel-/Rasterkraftmikroskop
• Gerätegruppe: 5091 Rasterkraft-Mikroskope
• Antragstellende Institution: Justus-Liebig-Universität Gießen
• Leiter: Professor Dr. André Schirmeisen