Licht- versus elektroneninduzierter Spin-Zustandswechsel von Komplexen auf isolierenden Schichten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Manuel Gruber, Ph.D.; Professorin Dr. Carmen Herrmann; Professor Dr. Heiko Wende
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560970311

Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung von Spin-Crossover-Komplexen in direktem Kontakt mit Oberflächen, wobei die Wechselwirkung der Moleküle mit einem Metallsubstrat durch Einbringen einer Isolierschicht unterschiedlicher Dicke schrittweise eingestellt wird. Wir werden Temperatur, Licht, (Tunnel-)Elektronen und weiche Röntgenstrahlung einsetzen, um den Spin-Zustand der Komplexe zu schalten. Mit einer Kombination aus Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskopie (STM), Rasterkraftmikroskopie (AFM), Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) und Dichtefunktionaltheorieberechnungen (DFT) werden wir zwei Kernthemen des Schwerpunktprogramms 2491 „Interactive Spin-State Switching“ angehen: (i) die Auswirkungen der Wechselwirkung mit der Umgebung auf die molekularen Schalter und (ii) ein besseres Verständnis der Schaltmechanismen auf molekularer Ebene. Zu diesem Zweck werden wir die Auswirkungen der van-der-Waals- und elektrostatischen Wechselwirkungen sowie der elektronischen Kopplung auf die Geometrie und die elektronischen Eigenschaften der adsorbierten Komplexe in Abhängigkeit von der Dicke der entkoppelnden Isolierschicht untersuchen. Im Gegenzug werden wir untersuchen, wie sich diese Wechselwirkungen auf die (elementspezifischen) Spin-Crossover-Eigenschaften und insbesondere auf das energetische Gleichgewicht zwischen den Low-Spin und High-Spin Zuständen auswirken. Wir streben auch ein verbessertes mikroskopisches Verständnis des licht- und elektroneninduzierten Spin-Zustandswechsels von Molekülen an, die an Oberflächen adsorbiert sind. Neben diesen direkten Beiträgen zu diesem Forschungsgebiet erwarten wir, dass die enge Zusammenarbeit zwischen den theoretischen und experimentellen Gruppen, mit intensivem trilateralem Informationsaustausch innerhalb dieses Projekts sowie intensivem Austausch mit den Partnern im Schwerpunktprogramm 2491, wesentlich zur verbesserten theoretischen Beschreibung von Spin-Crossover-Systemen auf Oberflächen beitragen wird.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2491: Interaktives Schalten von Spinzuständen