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Molekularelektronik Nanostrukturen von Metall abkoppeln

| Redakteur: Beate Christmann

Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat einen Weg gefunden, um Nanostrukturen von Metalloberflächen zu entkoppeln. Durch das Einschleusen von Jod soll es möglich sein, ein Netz aus organischen Molekülen zu erhalten, das auf für Molekularelektronik besser geeignete Oberflächen übertragbar sei.

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

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 natürlichen Eigenschaften stark beeinflusst. Um solche organischen Netze beispielsweise in der Molekularelektronik zu nutzen, müsste man das Metall aufwändig entfernen.

Am Synchrotronspeicherring Bessy-II des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat ein internationales Forscherteam um Dr. Markus Lackinger von der TU München und dem Deutschen Museum zusammen mit Partnern anderer Universitäten in Deutschland und Schweden einen 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.

Jod bildet Zwischenschicht

Ihre Probe bestand aus Phenylringen, die sich auf einer Silberoberfläche zu einer Nanostruktur (Polyphenylen) vernetzen. Tatsächlich wanderte Jod unter die vernetzten Phenylringe und bildete eine atomar dünne Zwischenschicht zur Metalloberfläche. Die Messungen an Bessy-II belegten: Nach dem Einwandern von Jod verhielt sich das molekulare Netz fast wie ein freistehendes Netz.

Die Ergebnisse sind im Hinblick auf künftige Anwendungen sehr interessant. Dies könnte ein Weg sein, um Nanostrukturen von Metalloberflächen auf andere Oberflächen zu übertragen, die sich besser für molekulare Elektronik eignen: „Molekulare Nanostrukturen wachsen nicht auf allen Oberflächen. Daher müssen wir Stempeltechniken entwickeln“, erklärt Lackinger. Der Wissenschaftler weiter: „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.“

Zur Publikation: Post-Synthetic Decoupling of On-Surface Synthesized Covalent Nanostructures from Ag(111), Atena Rastgoo-Lahrood, Jonas Björk, Matthias Lischka, Johanna Eichhorn, Stephan Kloft, Massimo Fritton, Thomas Strunskus, Debabrata Samanta, Michael Schmittel, Wolfgang M. Heckl, Markus Lackinger, Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201600684

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