Sauerstoff-terminierte Kupferspitzen für hoch-aufgelöste Rasterkraftmikroskopie: Von Wasserstoffbrücken zu 2D Kohlenstoffnitrid-Nanomaterialien

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Harry Mönig
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519972808

Durch die Kontrolle des Spitzen-terminierenden Atoms oder Moleküls in der Nichtkontakt Rasterkraftmikroskopie (NC-AFM) wurde auf dem Gebiet der Oberflächenchemie organischer Nanomaterialien ein Meilenstein erreicht. Unterschiedliche Ansätze der Spitzenfunktionalisierung erlauben dabei einen Zugang zum repulsiven Kraftbereich und eine damit einhergehende drastisch gesteigerte Auflösung. In den Vorarbeiten zu diesem Projekt wurden die vorteilhaften Eigenschaften von O-terminierten Kupferspitzen (CuOx-Spitzen) untersucht. Deren hohe strukturelle Stabilität erlaubt es Abbildungsartefakte, wie sie durch Spitzenflexibilität anderer methodischer Ansätze auftreten können, zu vermeiden. Das aktuelle Projekt zielt nun auf die Anwendung von CuOx-Spitzen auf wichtige Fragen im Bereich der Oberflächenchemie. Die geplanten Forschungsarbeiten sind in zwei Fokusgebiete unterteilt: (1) Untersuchungen an einzelnen Wasserstoffbrücken (H-Bindungen) in agglomerierten molekularen Strukturen zur Konsolidierung der Interpretation von entsprechenden NC-AFM Daten; (2) Charakterisierung von Kohlenstoffnitrid Nanomaterialien und deren vielfältige und komplexe Strukturen mit H-Bindungen und Defekten, die die lokalen katalytischen Eigenschaften dieser Materialien bestimmen. Durch die Anwendung von CuOx-funktionalisierten Messspitzen soll eine Minimierung von Abbildungsartefakten durch das lateral stark variierende Potential dieser Materialien erreicht werden. Die Ergebnisse dieses Projekts zielen auf eine fundierte Basis für die Interpretation von Wasserstoffbrücken-basierenden Kontrastsignaturen in NC-AFM Daten und eine Etablierung von 2D Kohlenstoffnitrid Modellsystemen als wichtigen Schritt zu einem grundlegenden Verständnis von chemischen Prozessen durch diese technologisch hoch-relevanten Materialien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen