FWF-TIS - Einstellung der Interaktionsstärke an Organisch/Anorganischen Grenzflächen

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Für die Grundlagenforschung stellen Grenzflächen zwischen organischen Molekülen und anorganischen Substraten eine besonders interessante und vielfältige Systemklasse dar, da Flexibilität der organischen Chemie es erlaubt, die Stärke der Wechselwirkung zwischen den beiden Komponenten systematisch zu variieren. Zudem ergänzen sich die Eigenschaften von organischen und anorganischen Material oftmals, was bereits zu vielen marktreifen Anwendungen, wie etwa organische Leuchtdioden oder photovoltaische Zellen. Damit solche und auch andere, im Entstehen befindliche Technologien durchsetzen können ist es unabdingbar, ein besseres Verständnis der quantenmechanischen Prozesse dieser Grenzflächen bereits auf atomistischer Ebene aufzubauen.
So können beispielsweise für physisorbierte und schwach chemisorbierte Systeme zwei verschiedene Phänotypen von Ladsungstransfer beobachtet werden. Bei unreaktiven, halbleitenden Substraten ist die transferierte Ladung in dem organischen Material stark auf einigen, isolierten Einheiten lokalisiert. Im Gegensatz dazu ist die bei der Adsorption auf schwach reaktiven metallischen Substraten, wie etwa Münzmetallen, die Ladung üblicherweise stark über die organische ausgeschmiert, das heißt delokalisiert. Unklar ist mithin, wie sich beispielsweise entartet gedopte Halbleiter, die eine quasi-metallische Leitfähigkeit zeigen, verhalten. Das Ziel dieses Projektes ist es, durch ab initio Simulationen größtenteils auf Basis der Dichtefunktionaltheorie zu untersuchen, wie sich einerseits die Ladungslokalisation verändert, wenn Natur und Stärke der Wechselwirkung zwischen Organik und Anorganik nach und nach verändert werden, anderseits wie diese Lokalisierung wichtige Observablen an der Grenzfläche beeinflusst. Um diese Veränderung herbeizuführen, wird die Adsorption von konjugierten organischen Molekülen auf Halbleitern mit unterschiedlicher Dopingkonzentration sowie auf Metallen, deren Reaktivität durch Legierungsbildung modifiziert wird, untersucht. Ein dritter Zugang ist die Reduktion der Wechselwirkung durch „Abstandshalter“, d.h. durch voluminöse Gruppen, die an die organischen Moleküle angehängt werden und dadurch den Überlapp der Wellenfunktion von Substrat und Adsorbat reduzieren.
Abgesehen von dem Mehrwert durch ein verbessertes fundamentales Verständnis von Oberflächen und Grenzflächen im Allgemeinen wird dieses Projekt das wichtige Erkenntisse über der grundlegende Prozesse an Grenzflächen, welche direkt für entstehende Technologie, wie organischen Thermoelektrika oder „Spintronics“ von Bedeutung sind, generieren. Zudem werden im Rahmen des Projekts werden die Ergebnisse der Dichtefunktionaltheorierechnungen systematisch durch Simulationen auf Basis der Vielteilchenstörungstheorie validiert, wodurch ein weiter Impetus für die Methodenentwicklung entsteht.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/06/1531/12/18