Selbstorganisation und Wachstum von organischen Molekülen auf Oxidoberflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Unruh
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214951840

funCOS4 zielt auf ein tieferes Verständnis des Filmwachstums und der Adsorptionskinetik von mittelgroßen organischen Molekülen auf verschiedenen einkristallinen Oxidsubstraten, epitaktischen Oxidschichten auf Metall-Einkristallen oder nanoskaligen, oxidischen Systemen. Hierzu gehören Aspekte von verschiedenen Wechselwirkungen, insbesondere das Zusammenspiel von intermolekularen Wechselwirkungen und der Molekül-Substrat-Kopplung, die das Wachstum von ultradünnen organischen Filmen bestimmen. Der Einsatz verschiedener komplementärer Sonden liefert Informationen von der atomaren bis hin zur mesoskopischen Längenskala, um Struktureigenschaften des adsorbierten organischen Films im Schichtdickenbereich von der Submonolage bis in den Multilagenbereich zu erhalten. Verschiedene Beugungstechniken (XRD, LEED, SAXS/SANS, GISAXS, XRR) liefern Strukturinformationen mit einer Genauigkeit besser als 0,1 Angström. Im Gegensatz hierzu liefern oberflächensensitive elektronenmikroskopische Werkzeuge (PEEM, LEEM, XPEEM) Realrauminformationen mit einer Auflösung im Bereich von 5 bis 50 nm. Im Zuge des Projekts werden zwei verschiedene Herstellungswege verfolgt. So werden organische Schichten zum einen durch Vakuum-Sublimation und zum anderen auf nasschemischen Wegen hergestellt. Letztere nutzen die starke Molekül-Substrat-Wechselwirkung von geeigneten Ankergruppen zur Bildung von selbst-aggregierenden Monolagen (SAMs) sowohl auf planaren Substraten wie auch nanopartikulären Systemen. Auf diese Weise wird die Lücke von im Ultrahochvakuum (UHV) präparierten Modellsystemen zum aus Lösungsmitteln abgeschiedenen organischen Film überbrückt, um hoch geordnete molekulare Systeme ohne teure Hardware herzustellen. Im Rahmen des Vorhabens werden insbesondere die vertikalen und lateralen Strukturen adsorbierter ultradünner Filme, die Orientierung der adsorbierten Moleküle, die strukturellen Eigenschaften an der Molekül-Oxid-Grenzfläche, der Einfluss von Substratmodifikationen und deren Einfluss auf organische Filmbildung, Modi des Filmwachstums, die Keimbildung und die langreichweitigen Wechselwirkungen auf planaren oxidischen Substraten und für nanopartikuläre Oxidsysteme untersucht. Darüber hinaus werden in situ-Messungen durchgeführt, die Einblicke und quantitative Parameter zur Filmbildungskinetik bereitstellen. Um die Kohärenz innerhalb der Forschergruppe sicherzustellen, werden vorwiegend MgO, Co-Oxide und TiO2 als Modellsysteme sowie oberflächenmodifizierte Oxide und entsprechende nanoskalige Systeme untersucht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1878: funCOS - Funktionale molekulare Strukturen auf komplexen Oxidoberflächen