Sanftes Entkoppeln legt Nanostrukturen frei

  • 24. June 2016

Jod-Atome lösen organische Nanostrukturen von metal­lischer Ober­fläche.

Definierte Metalloberflächen sind ideal, um zweidimensionale Nano­struk­turen zu erzeugen. Schwierig ist es jedoch, die feinen Struk­turen danach auf andere Mate­rialien zu über­tragen. Im Rahmen eines Koope­rations­projekts haben Forscher der TU München einen raffi­nierten Weg gefunden, um orga­nische Nano­strukturen von Silber­ober­flächen abzu­lösen: Jod-Atome schieben sich zwischen die Metall­ober­fläche und das Netz aus orga­nischen Molekülen. Das könnte ein Weg sein, um Nano­strukturen auf für molekulare Elek­tronik geeignete Materialien zu über­tragen.

Nanostrukturen

Abb.: Jodatome (lila) wandern zwischen das orga­nische Netz und die metal­lische Unter­lage und redu­zieren die Haftung. (Bild: U. 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 Eigen­schaften stark beein­flusst. Um solche orga­nischen Netze beispiels­weise in der Molekular­elektronik zu nutzen, müsste man das Metall mit großem Aufwand entfernen.

Das Team um Markus Lackinger von der TU München hat jetzt 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. Ihre Probe bestand aus Phenyl­ringen, die sich auf einer Silber­ober­fläche zur Nano­struktur Poly­phenylen ver­netzen. Messungen am Synchro­tron­speicher­ring BESSY-II des HZB zeigten, dass das Jod tat­säch­lich unter die ver­netzten Phenyl­ringe wandert und eine atomar dünne Zwischen­schicht zur Metall­ober­fläche bildet. Danach verhält sich das mole­kulare Netz fast wie ein frei­stehendes Netz.

Die Ergebnisse sind vor allem im Hinblick auf künftige Anwen­dungen sehr inte­ressant: „Mole­kulare Nano­strukturen wachsen nicht auf allen Ober­flächen. Daher müssen wir Stempel­techniken entwickeln“, sagt 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.“

HZB / TUM / RK

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