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
- Kleine Kraftpakete für ganz besonderes LichtEin internationales Forschungsteam stellt in Nature Communications Physics das Funktionsprinzip einer neuen Quelle für Synchrotronstrahlung vor. Durch Steady-State-Microbunching (SSMB) sollen in Zukunft effiziente und leistungsstarke Strahlungsquellen für kohärente UV-Strahlung möglich werden. Das ist zum Beispiel für Anwendungen in der Grundlagenforschung, aber auch der Halbleiterindustrie sehr interessant.
- Neue Methode zur Absorptionskorrektur für bessere ZahnfüllungenEin Team um Dr. Ioanna Mantouvalou hat eine Methode entwickelt, um die Verteilung von chemischen Elementen in Dentalmaterialien präziser als bisher möglich darzustellen. Die konfokale mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse (micro-XRF) liefert dreidimensional aufgelöste Elementbilder, die Verzerrungen enthalten. Sie entstehen, wenn Röntgenstrahlen Materialien unterschiedlicher Dichte und Zusammensetzung durchdringen. Mit Mikro-CT-Daten, die detaillierte 3D-Bilder der Materialstruktur liefern, und chemischen Informationen aus Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) - Experimenten im Labor (BLiX, TU Berlin) und an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II haben die Forschenden das Verfahren nun verbessert.
- MXene als Energiespeicher: Chemische Bildgebung blickt nun tieferEine neue Methode in der Spektromikroskopie verbessert die Untersuchung chemischer Reaktionen auf der Nanoskala, sowohl auf Oberflächen als auch im Inneren von Schichtmaterialien. Die Raster-Röntgenmikroskopie (SXM) an der MAXYMUS-Beamline von BESSY II ermöglicht den hochsensitiven Nachweis von chemischen Gruppen, die an der obersten Schicht (Oberfläche) adsorbiert oder in der MXene-Elektrode (Volumen) eingelagert sind. Die Methode wurde von einem HZB-Team unter der Leitung von Dr. Tristan Petit entwickelt. Das Team demonstrierte die Methode nun an MXene-Flocken, einem Material, das als Elektrode in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt wird.