Aus der Forschung der Nutzer: Sanftes Entkoppeln legt Nanostrukturen frei
Die Grafik veranschaulicht, wie Jodatome (lila) zwischen das organische Netz und die metallische Unterlage wandern und so die Haftung reduzieren. © IFM, University of Linköping
Am Synchrotronspeicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat ein internationales Team einen raffinierten Weg gefunden, um organische Nanostrukturen von Metalloberflächen abzukoppeln. Die Messungen belegen: Durch Einschleusen von Jod erhält man ein Netz aus organischen Molekülen, die fast wie ein freistehendes Netz erscheinen. Dies könnte ein Weg sein, um Nanostrukturen von Metalloberflächen auf andere Oberflächen zu übertragen, die sich besser für molekulare Elektronik eignen. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ publiziert.
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.
Jod verringert die Haftung
Nun hat ein Team um PD Dr. Markus Lackinger von der TU München und dem Deutschen Museum zusammen mit Partnern anderer Universitäten in Deutschland und Schweden 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. 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.
Neue Stempeltechniken denkbar
Die Ergebnisse sind im Hinblick auf künftige Anwendungen sehr interessant: „Molekulare Nanostrukturen wachsen nicht auf allen Oberflächen. Daher müssen wir Stempeltechniken entwickeln“, sagt Markus 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.“
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
- Neue Option, um Eigenschaften von Seltenerd-Elementen zu kontrollierenDie besonderen Eigenschaften von magnetischen Materialien aus der Gruppe der Seltenen Erden gehen auf Elektronen in der 4f-Schale zurück. Bislang galten die magnetischen Eigenschaften der 4f-Elektronen als kaum kontrollierbar. Nun hat ein Team von HZB, der Freien Universität Berlin und weiteren Einrichtungen erstmals gezeigt, dass durch Laserpulse 4f-Elektronen beeinflusst – und damit deren magnetische Eigenschaften verändert werden können. Die Entdeckung, die durch Experimente am EuXFEL und FLASH gelang, weist einen neuen Weg zu Datenspeichern mit Seltenen Erden.
- HZB-Magazin lichtblick - die neue Ausgabe ist da!Auf der Suche nach dem perfekten Katalysator bekommt HZB-Forscher Robert Seidel nun Rückenwind – durch einen hochkarätigen ERC Consolidator Grant. In der Titelgeschichte stellen wir vor, warum die Röntgenquelle BESSY II für sein Vorhaben eine wichtige Rolle spielt.
- BESSY II zeigt, wie sich Feststoffbatterien zersetzenFeststoffbatterien können mehr Energie speichern und sind sicherer als Batterien mit flüssigen Elektrolyten. Allerdings halten sie nicht so lange und ihre Kapazität nimmt mit jedem Ladezyklus ab. Doch das muss nicht so bleiben: Forscherinnen und Forscher sind den Ursachen bereits auf der Spur. In der Fachzeitschrift ACS Energy Letters stellt ein Team des HZB und der Justus-Liebig-Universität Gießen eine neue Methode vor, um elektrochemische Reaktionen während des Betriebs einer Feststoffbatterie mit Photoelektronenspektroskopie an BESSY II genau zu verfolgen. Die Ergebnisse helfen, Batteriematerialien und -design zu verbessern.