Rastersonden-Mikroskopie, Spektroskopie und Theorie

Rastersondenmikroskopie

Rastertunnelmikroskopie und Spektroskopie (STM und STS) erlauben die direkte Beobachtung der Moleküle auf metallische Oberfläche mit erstaunlicher submolekularer Auflösung und deren spektroskopische Untersuchung. Wir führen hiermit richtige Nanowissenschaft im Bereich von 0.1 bis 1000 nm. Den Aufbau an Oberflächen von Nanoarchitekturen auf der Basis ein Donor-Akzeptor Komplex (Cyclothiophen-C60 Fulleren) hat uns ermöglicht die „in situ“ Analyse einzelne molekulare Diode (Abbildung 1.

E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, Adv. Mater. 2006, 18, 447-451
R. Azumi, E. Mena-Osteritz, R. Boese, J. Benet-Buchholz, P. Bäuerle, J. Mater. Chem. 2006, 16, 728-735
E. Mena-Osteritz, Adv. Mater. 2002, 14, 609-616
E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, Adv. Mater. 2001, 13, 243-246
J. Kröme et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 3481
E. Mena Osteritz et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 2680-2684

Rasterkraftmikroskopie (AFM) dient der Untersuchung von Molekülaggregaten auf flachen Oberflächen. Die Kombination unterschiedlicher chemischer Bausteine und die Auswahl der Lösungsmittel ermöglicht die Ausbildung von Überstrukturen und deren kontrollierte Anordnung auf Oberflächen. Die Bildung der Überstrukturen ist auf nicht-kovalente intermolekulare Wechselwirkungen der verschiedenen Molekülteile zurückzuführen. Hybride Moleküle, wie die abgebildeten Quaterthiophene mit einer S,S Proline bilden stabile chirale Superstrukturen durch eine feine Balance zwischen den Wasserstoffbrückenbindungen des „Bioblocks“ und den van-der-Waals- und π-π-Wechselwirkungen des konjugierten Thiophen-Rückgrats.

E.-K. Schillinger, E. Mena-Osteritz, J. Hentschel, H.-G. Börner, P. Bäuerle, Adv. Mater 2009, 21, 1562
S. Schmid, E. Mena-Osteritz, A. Kopyshev, P. Bäuerle, Org. Lett. 2009, 11, 7146-7148
A. Jatsch, A. Kopyshev, E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, Org. Lett. 2008, 10, 961-964.
H.-A. Klok, A. Rösler, G. Götz, E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 3541-3544

Spektroskopie (UV-VIS-, Fluoreszenz-, und Circulardichroismus Spektroskopien)

Die physikalische Charakterisierung der neuartigen Verbindungen erfolgt in erster Linie durch UV-Vis und Fluoreszenz Spektroskopie sowie durch elektrochemische Methoden. Die photophysikalischen Eigenschaften der organischen Verbindungen in Lösung und deren elektrochemisches Verhalten sind fundamentale Parameter, die uns erlauben Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zu bestimmen und Anregungen zum Design neuer Molekülarten zu diskutieren. Die Circulardichroismus Spektroskopie erlaubt die Analyse optisch aktiver Stoffe in Lösung, die Selbst-Assoziation zu chiralen Superstrukturen und die Aufklärung deren Absolutkonfiguration.

R. Fitzner, E. Reinold, A. Mishra, E. Mena-Osteritz, H. Ziehlke, C. Körner, K. Leo, M. Riede, M. Weil, O. Tsaryova, A. Weiß, C. Uhrich, M. Pfeiffer, P. Bäuerle, Adv. Funct. Mat 2010
C.-Q. Ma et al. Angew. Chem. 2007, 119, 1709-1713; Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1679-1683
D. Wasserberg et al., J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 17007-17017

Theorie: Wir führen auch theoretische Untersuchungen an einzeln (nullte Dimension) und an Gruppen von Molekülen (erste Dimension) mit Hilfe von quantenchemischen Berechnungen durch. So sind wir in der Lage die Geometrie der Moleküle, deren elektronische Zustände und die Wechselwirkungen mit anderen Molekülen zu analysieren und bedeutend an der Erklärung der experimentellen physikalischen Eigenschaften beizutragen.

M. Bednarz, P. Reineker, E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, Chem. Phys. 2007, 342, 191-200
P. Bäuerle et al., Angew. Chem. 2007, 119, 367
M. Bednarz, P. Reineker, E. Mena-Osteritz, P. Bäuerle, J. Luminescence 2004, 110, 225-231