Organische Nanostrukturen von metallischen Oberflächen lösen

07.07.2016

Definierte Metalloberflächen sind ideal, um zweidimensionale Nanostrukturen zu erzeugen. Sehr schwierig ist es jedoch, die feinen Strukturen danach auf andere Materialien zu übertragen.

Grafik: Gitternetz verschiedenfarbiger Atome

Die Grafik veranschaulicht, wie Jodatome (lila) zwischen das organische Netz und die metallische Unterlage wandern und so die Haftung reduzieren; ©IFM, University of Linköping

Im Rahmen eins Kooperationsprojekts haben Physiker der Technischen Universität München (TUM) nun einen raffinierten Weg gefunden, um organische Nanostrukturen von Silberoberflächen abzulösen: Iod-Atome schieben sich zwischen die Metalloberfläche und das Netz aus organischen Molekülen. Dies könnte ein Weg sein, um Nanostrukturen auf für molekulare Elektronik geeignete Materialien zu übertragen.

Manche organische Moleküle vernetzen sich - typischerweise auf reaktiven Metalloberflächen - über chemische Bindungen zu ausgedehnten Nanostrukturen. So können sehr stabile zweidimensionale molekulare Netze entstehen. Allerdings haften diese Netze fest auf dem metallischen Untergrund, was ihre Eigenschaften stark beeinflusst. Um solche organischen Netze beispielsweise in der Molekularelektronik zu nutzen, müsste man das Metall mit großem Aufwand entfernen.

Nun hat ein Team um Prof. Markus Lackinger von der TU München zusammen mit Partnern an den Universitäten Linköping (Schweden), Kiel und Siegen einen raffinierten Weg gefunden, um die Haftung zwischen Netz und Metall zu reduzieren: "Nach der Synthese des Netzwerks auf einer Silberoberfläche haben wir gasförmiges Jod eingesetzt. Wir hatten gehofft, dass Jod zwischen die organische Schicht und das Metall einwandert", erklärt Lackinger.

Ihre Probe bestand aus Phenylringen, die sich auf einer Silberoberfläche zu einer Nanostruktur (Polyphenylen) vernetzen. Messungen am Synchrotronspeicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) zeigten, dass das Jod tatsächlich unter die vernetzten Phenylringe wandert und eine atomar dünne Zwischenschicht zur Metalloberfläche bildet. Danach verhält sich das molekulare Netz fast wie ein freistehendes Netz.

Die Ergebnisse sind vor allem im Hinblick auf künftige Anwendungen sehr interessant: "Molekulare Nanostrukturen wachsen nicht auf allen Oberflächen. Daher müssen wir Stempeltechniken entwickeln", sagt Lackinger. "Dann könnten wir die Nanostrukturen auf Metalloberflächen herstellen und sie mit Stempeln auf andere Oberflächen übertragen, die für die Molekularelektronik besser geeignet sind. Dass wir mit einer Zwischenschicht Jod die Haftung der Netze reduzieren können, ist vielleicht ein erster Schritt in diese Richtung."

Die Arbeiten wurden unterstützt mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters Nanosystems Inititative Munich (NIM) sowie des Helmholtz-Zentrums Berlin an dessen Synchrotronspeicherring BESSY II in Berlin-Adlershof die Messungen durchgeführt wurden. Rechenzeit stellte das schwedische National Supercomputer Center zur Verfügung. Ihren Sitz hat die Arbeitsgruppe von Prof. Lackinger in den Räumlichkeiten des Oskar von Miller Lehrstuhls für Wissenschaftskommunikation (Prof. Heckl), einer Kooperation zwischen TUM und dem Deutschen Museum, München.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität München

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