Organische Oberflächen-Templat-Strukturen als Wirtssysteme zur Metallanbindung

Im Fortsetzungsprojekt A7 sollen die organischen Oberflächenstrukturen aus heteroaromatischen Systemen ("Oligopyridine") durch maßgeschneiderte Synthesen weiterer Moleküle verfeinert und deren Potential als Templatstrukturen zum Metalleinbau verstärkt werden. Dazu sollen zusätzliche N-Atome in die Strukturen eingebaut werden, so dass einerseits die Struktur bestimmenden Wasserstoffbrückenbindungen erhalten bleiben, andererseits aber auch die Komplexierungsmöglichkeiten für Metallionen in Lösung verbessert werden. Außerdem sollen weitere Metallkomplexe als Gäste in die Templatstrukturen durch Selbstorganisationsprozesse eingelagert und auch mit der STM-Spitze gezielt manipuliert werden. Neben einer rein topographischen ist eine spektroskopische Charakterisierung der Hybridstrukturen wichtig. Darüber hinaus sollen an die quadratisch-planaren Metallkomplexe Funktionseinheiten koordiniert werden (z.B. Fluoreszenzfarbstoffmoleküle) und deren Verhalten in der Monoschicht mit dem in Lösung verglichen werden. Neben den beschriebenen Untersuchungen an der flüssig/fest-Grenzfläche sollen auch entsprechende Experimente unter UHV-Bedingungen (Abscheidung von Metallen auf den Templatschichten) wie auch elektrochemische Untersuchungen in wässrigen Elektrolyten erfolgen. Als Funktion der Hybridschichten kommen katalytische und optische Eigenschaften in Betracht. Durch eine Kombination von Hartree-Fock- und Dichtefunktionaltheorie-basierten Elektronenstrukturmethoden mit Kraftfeldrechungen sollen die experimentellen Ergebnisse theoretisch untermauert werden. Dabei sollen einerseits die Wechselwirkungen der molekularen Funktionsbausteine berechnet und damit Hinweise auf die der Strukturbildung zu Grunde liegenden Mechanismen geliefert werden. Andererseits soll die Veränderung der elektronischen und chemischen Eigenschaften der organischen Nanostrukturen bei der Metallkomplexierung bestimmt werden. Die katalytischen Eigenschaften sollen anhand der Wechselwirkung der Hybridschichten mit Sondenmolekülen abgeschätzt werden. Weiterhin soll der Prozess der Strukturbildung mit Hilfe von dynamischen und kinetischen Simulationen untersucht werden.

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