FWF - EMBEDDED - Kontrolle der Eigenschaften von SAMs durch eingebaute molekulare Dipole

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Ziel des vorliegenden Projektes ist es, ein atomistisches Verständnis der elektronischen und strukturellen
Eigenschaften selbstassemblierter Monolagen (SAM) zu gewinnen, wobei letztere aus Alkylthiolen mit in die Kette
eingebauten dipolaren Gruppen bestehen. Solche Systeme sind sowohl von fundamentalem als auch von einem
anwendungsorientiertem Interesse, da die dipolaren Gruppen innerhalb der Monolage eine Potentialdiskontinuität
erzeugen, die die elektronischen Zustände ober-und unterhalb der Dipole relativ zueinander verschiebt. Außerdem
erlauben diese SAMs eine kontrollierte Einstellung der Austrittsarbeit des Substrats unabhängig von der
Kopplungschemie. Auch die Grenzfläche zwischen SAM und Vakuum bzw. auf der SAM aufgewachsenen
weiteren Schichten bleibt von chemischen Modifikationen unberührt. Neue Erkenntnisse erwarten wir insbesondere
durch die Kombination verschiedener experimenteller, oberflächenphysikalischer Methoden mit
quantenmechanischen und moleküldynamischen Simulationen.
Erstere werden in der Arbeitsgruppe von Michael Zharnikov eingesetzt werden und umfassen hochauflösende
Röntgen-Photoelektronenspektroskopie, UV-Photoelektronenspektroskopie, Röntgen-Nahkanten-Absorptions-
Spektroskopie, und Messungen mit einer Kelvin Sonde. Die Simulationen, die in der Arbeitsgruppe von Egbert
Zojer durchgeführt werden, sind dazu ideal komplementär und umfassen Berechnungen mittels
Dichtefunktionaltheorie und Moleküldynamik mit klassischen Kraftfeldern an Metallmultilagen, die auf einer Seite
mit dem organischen Adsorbat bedeckt sind. Um die Beziehung zwischen molekularer Struktur und SAM
Eigenschaften zu verstehen, werden wir systematisch die Länge der aliphatischen Ketten, die Position der
eingebetteten Dipole und auch die chemische Struktur der funktionalen Gruppen gezielt variieren. Die
entsprechenden Moleküle werden uns von der Arbeitsgruppe von David A. Allara zur Verfügung gestellt werden,
wo auch die Infrarot-Reflektionsabsorptionsspektroskopie durchgeführt werden wird.
Durch die Kombination von Experimentan mit Simulationen erwarten wir detaillierte Einsichten in die
elektrostatischen Potentialverschiebungen innerhalb der SAMs und auch Informationen, wie diese zur induzierten
Austrittsarbeitsänderung in Beziehung stehen. Was letzteren Aspekt betrifft, so zeigen erste Untersuchungen, dass
dieser Zusammenhang nicht so offensichtlich ist, wie man auf den ersten Blick annehmen könnte.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende15/05/1214/05/15