ICMADS (In-situ Chemistry of Molecular Assemblies on Dielectric Surfaces)
Final Report Abstract
Im vorliegenden Projekt wurde die kovalente Verknüpfung von organischen Molekülen auf nichtleitenden Oberflächen untersucht. Ausgangspunkt war dabei die Verknüpfung von Diiodbenzoesäuren über die Ullmann-Kupplung auf Calcit(104). Über die Variation von Position und Anzahl der Substitutionen konnten verschiedene Strukturen wie Dimere oder auch längere konjugierte Ketten erzeugt werden. Des Weiteren konnte die sequentielle Verknüpfung gezeigt werden, indem wir die unterschiedliche Bindungsstärke von Chlor und Brom an einen Phenylring ausnutzten. Neben der thermischen Aktivierung der Reaktion haben wir auch die Initiierung über die Bestrahlung mit Licht erprobt. Wir konnten erfolgreich zeigen, dass Fullerene auf Calcit(104) über eine [2+2] Zykloaddition kovalent verknüpft werden können. Die letztgenannte Studie zeigte den entscheidenden Einfluss der Substratgeometrie auf die Richtung der Polymerisation. Die kovalente Verknüpfung findet bevorzugt in die Richtung statt, in die die Verkürzung des Molekül-Molekül-Abstandes durch die Reaktion zu einer Verringerung der Gitterfehlanpassung führt. Diese Erkenntnis ist vor dem Hintergrund einer gezielten Steuerung der Reaktionsrichtung von besonderer Bedeutung. Neben den kovalenten Verknüpfungen wurden in dem Projekt weitere Aspekte der molekularen Strukturbildung auf Oberflächen untersucht. So zeigte sich unter anderem, dass ein Phasenübergang zur besseren Verankerung von Molekülen auf dem inerten Substrat Calcit genutzt werden kann. Dieser Phasenübergang ist Gegenstand gegenwärtiger Untersuchungen.
Publications
- Direct Visualization of Molecule Deprotonation on an Insulating Surface, ACS Nano 8 (2012) 7411
Markus Kittelmann, Philipp Rahe, André Gourdon, A. Kühnle
(See online at https://doi.org/10.1021/nn3025942) - Substrate templating upon self-assembly of hydrogen-bonded molecular networks on an insulating surface, Small 8 (2012) 2969
Philipp Rahe, Markus Nimmrich, Angelika Kühnle
(See online at https://doi.org/10.1002/smll.201200681) - Controlled Activation of Substrate Templating in Molecular Self-Assembly by Deprotonation, J. Phys. Chem. C 117 (2013) 23868
Markus Kittelmann, Markus Nimmrich, Julia L. Neff, Philipp Rahe, Wojciech Gren, Xavier Bouju, André Gourdon, Angelika Kühnle
(See online at https://doi.org/10.1021/jp408664n) - Sequential and Site-Specific On-Surface Synthesis on an Insulating Surface, ACS Nano 7 (2013) 5614
Markus Kittelmann, Markus Nimmrich, Robert Lindner, André Gourdon, Angelika Kühnle
- Substrate Templating Guides the Photo-Induced Reaction of C60 on Calcite, Angewandte Chemie 53 (2014) 7952
Robert Lindner, Philipp Rahe, Markus Kittelmann, André Gourdon, Ralf Bechstein, Angelika Kühnle
(See online at https://doi.org/10.1002/anie.201309128) - On-Surfaces Synthesis on Insulating Substrates, in “Advances in Atom and Single Molecule Machines: On-Surface Synthesis” (Editor: André Gourdon) Springer Series (2016) p. 181- 197
Markus Kittelmann, Robert Lindner and Angelika Kühnle
