Handschuhbox inkl. Aufdampfkammer

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222643397

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Handschuhbox wird für die Herstellung von organischen Leuchtdioden (OLEDs) sowie für die Verarbeitung von sauerstoffempfindlichen Molekülproben für die Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie verwendet. Das Gerät bildet einen zentralen Teil der Infrastruktur des Lehrstuhls und wird für fast alle experimentellen Aktivitäten in der Probenpräparation angewendet. Für die Herstellung von OLEDs ist eine sauerstoff- und wasserarme Umgebung unabdingbar. Dabei werden Filme unter Inertgasbedingungen aufgeschleudert und anschließend elektronische Kontakte durch thermisches Verdampfen aufgebracht. Die Arbeitsgruppe ist in drei Arbeitsgebieten aktiv, die alle von dieser Infrastruktur profitiert haben: 1. Entwicklung neuartiger dualer Emitter für OLEDs für Magnetoelektrolumineszenzspektroskopie. Mit magnetischen Feldern kann die Spinstatistik in OLEDs beeinflusst werden. Diese wirkt sich auf das Verhältnis der Rekombinationsprodukte von Singulett- und Triplettexzitonen aus. Nur wenige Stoffe erlauben es, beide Anregungstypen sichtbar zu machen. Wir haben mit Hilfe der Anlage wichtige Fortschritte in der Entwicklung neuer Materialien erzielt, die simultanes Leuchten von Singulett- und Triplettanregungen ermöglichen. Hiermit lassen sich nun Magnetfeldeffekte, und insbesondere Magnetresonanzeffekte, direkt in den Leuchteigenschaften der OLED verfolgen. 2. Molekulare Kontrolle der Lösungsmitteldampfbehandlung organischer Halbleiter für die Einzelmolekülspektroskopie. Wir haben unlängst ein Verfahren entwickelt, um einzelne Polymerketten kontrolliert zu aggregieren. Das Verfahren beruht auf einer subtilen Kontrolle der Lösungsmittelpolarität, die natürlich äußerst von den Umgebungsbedingungen abhängt. Hierbei ist es also sehr wichtig, Proben unter Ausschluss von Sauerstoff und Wasser herstellen zu können. Dank der Laminar Flow Einheit der Handschuhbox können Proben auch sehr sauber mit minimalem Verschmutzungsgrad hergestellt werden. Dies ist bei solchen Messungen von großer Bedeutung, da bereits allerkleinste Verunreinigungen das Fluoreszenzsignal beeinträchtigen kann. Es ist uns nun gelungen, deterministisch einzelne Aggregate aus Polymeren herzustellen und deren optische Eigenschaften zu vermessen. Interessanterweise lassen sich Objekte mit einem Molekulargewicht von hunderttausenden von Dalton auf diese Weise wachsen, die immer noch deterministische Photonenemission (Antibunching) zeigen. 3. Herstellung von metallischen Nanostrukturen für die Ultrakurzzeit Plasmonik. In einer Reihe von Experimenten haben wir uns mit den optischen Eigenschaften von Oberflächenplasmonen in Metallfilmen und metallischen Nanopartikeln beschäftigt. Auch hier ist eine kontrollierte Herstellung durch Verdampfen des Materials sehr wichtig, ebenso eine sauerstoff- und wasserfreie Verarbeitung. Insbesondere haben wir uns mit der Frage der nichtlinearen Lichtemission in Metallstrukturen beschäftigt. Wir konnten mit diesen Arbeiten einerseits den Anregungsmechanismus in solchen Strukturen durch die Anwendung einer komplexen beugungsbegrenzten Fouriertransformspektroskopie auflösen. Andererseits konnten wir nun eindeutige Belege für die thermische Natur der Lichtemission in diesen Komplexen aufweisen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "Fluctuating exciton localisation in giant piconjugated spoked-wheel macrocycles" Nature Chem. 5, 964 (2013)
  V. Aggarwal, A. Thiessen, A. Idelson, D. Kalle, D. Würsch, T. Stangl, F. Steiner, S.-S. Jester, J. Vogelsang, S. Höger, and J. M. Lupton
  
• "Metal-free OLED triplet emitters by sidestepping Kasha's rule" Angew. Chem. Int. Ed. 52, 13449 (2013)
  D. Chaudhuri, E. Sigmund, A. Meyer, L. Röck, P. Klemm, S. Lautenschlager, A. Schmid, S. R. Yost, T. Van Voorhis, S. Bange, S. Höger, and J. M. Lupton
  
• "Unraveling the chromophoric disorder of poly(3-hexylthiophene)" PNAS 110, E3550 (2013)
  A. Thiessen, J. Vogelsang, T. Adachi, F. Steiner, D. Vanden Bout, and J. M. Lupton
  
• "Singlet-triplet annihilation limits exciton yield in poly(3-hexylthiophene)" Phys. Rev. Lett. 112, 137402 (2014)
  F. Steiner, J. Vogelsang, and J. M. Lupton
  
• "Time-domain interferometry of surface plasmons at nonlinear continuum hotspots in films of silver nanoparticles" Phys. Rev. Lett. 113, 266805 (2014)
  P. Klemm, T. Haug, S. Bange, and J. M. Lupton
  
• "Hot-electron intraband luminescence from single hot spots in noble-metal nanoparticle films" Phys. Rev. Lett. 115, 067403 (2015)
  T. Haug, P. Klemm, S. Bange, and J. M. Lupton
  
• "Mesoscopic quantum emitters from deterministic aggregates of conjugated polymers" PNAS 112, E5560 (2015)
  T. Stangl, P. Wilhelm, K. Remmerssen, S. Höger, J. Vogelsang, and J. M. Lupton
  
• "Spontaneous fluctuations of transition dipole moment orientation in OLED triplet emitters" J. Phys. Chem. Lett. 6, 999 (2015)
  F. Steiner, S. Bange, J. Vogelsang, and J. M. Lupton
  
• "Temporal Fluctuations in Excimer-Like Interactions between pi-Conjugated Chromophores" J. Phys. Chem. Lett. 6, 1321 (2015)
  T. Stangl, P. Wilhelm, D. Schmitz, K. Remmerssen, S. Henzel, S.-S. Jester, S. Höger, J. Vogelsang, and J. M. Lupton
  
• "Impact of Charge Carrier Injection on Singlechain Photophysics of Conjugated Polymers" Appl. Phys. Lett. 108, 263301 (2016)
  F. Hofmann, J. Vogelsang, and J. M. Lupton