Stempeln gehen mit organischer Elektronik

  • 29. June 2016

Organische Nanostrukturen lassen sich mit Hilfe von Jod von metallischen Oberflächen lösen.

Definierte Metalloberflächen sind ideal, um zwei­dimensionale Nanostrukturen zu erzeugen. Sehr schwierig ist es jedoch, die feinen Strukturen danach auf andere Materialien zu übertragen. Im Rahmen eines Kooperations­projekts haben Physiker der Technischen Universität München (TUM) nun einen raffinierten Weg gefunden, um organische Nano­strukturen von Silber­oberflächen abzulösen: Iod-Atome schieben sich zwischen die Metall­oberfläche und das Netz aus organischen Molekülen. Dies könnte ein Weg sein, um Nano­strukturen auf für molekulare Elektronik geeignete Materialien zu übertragen.

Abb.: 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)

Abb.: 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 Eigenschaften stark beeinflusst. Um solche organischen Netze beispielsweise in der Molekular­elektronik zu nutzen, müsste man das Metall mit großem Aufwand entfernen.

Nun hat ein Team um Markus Lackinger von der TU München zusammen mit Partnern an den Universitäten Linköping (Schweden), Kiel und Siegen 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. Messungen am Synchrotron­speicher­ring BESSY II des Helmholtz-Zentrum Berlin (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 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.“

Die Arbeiten wurden unterstützt mit Mitteln der Deutschen Forschungs­gemeinschaft im Rahmen des Exzellenz­clusters Nanosystems Inititative Munich (NIM) sowie des Helmholtz-Zentrums Berlin, an dessen Synchrotron­speicherring BESSY II in Berlin-Adlershof die Messungen durchgeführt wurden.

TUM / DE

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