Theorie

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Görling; Professor Dr. Bernd Meyer
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214951840

In enger Zusammenarbeit mit den anderen funCOS-Projekten fokussiert funCOS 6 auf ein umfassendes, mikroskopisches Verständnis der Adsorbat-Substrat- und Adsorbat-Adsorbat-Wechselwirkung funktionalisierter organischer Moleküle mit strukturierten Metalloxid-Oberflächen. Das Ziel ist eine kontrollierte Herstellung von organischen Filmen mit spezifischen strukturellen, elektronischen und optischen Eigenschaften zu ermöglichen. Die Adsorbat-Substrat-Wechselwirkung soll durch Substitution der Moleküle mit spezifischen Linkergruppen oder Veränderung des Substrates modifiziert werden, um so Adsorptionsplatz und -geometrie auf der Oberfläche oder auf nanostrukturierten Metalloxiden zu beeinflussen. Die Adsorbat-Substrat-Wechselwirkung beinhaltet auch chemische Reaktionen wie die Selbstmetallierung von Porphyrinen. Die Adsorbat-Adsorbat-Wechselwirkung hängt vom Abstand benachbarter Adsorptionsplätze ab, welcher durch die Adsorbat-Substrat-Wechselwirkung bestimmt wird, und kann über geeignete funktionelle Gruppen optimiert werden. Das funCOS-Theorieprojekt verfolgt diese Themen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie zusammen mit semi-empirischen van-der-Waals-Korrekturen und Hubbard-U-Termen sowie darüber hinausgehender Zugänge, wie die Vielteilchenstörungstheorie (GW/BSE) oder wellenfunktionsbasierte Verfahren. Die Untersuchungen übertragen die Ergebnisse zur Adsorption von Linkermolekülen, der Netzwerkbildung kleinerer organischer Moleküle und zur Metallierungsreaktionen aus der ersten Förderperiode auf funktionalisierte Porphyrine. Metall-Adatome, kombiniert mit funktionalisierten Molekülen, eröffnen neue Möglichkeiten zur Herstellung zwei-dimensionaler, metall-organischer Netzwerke. Mittels Modellierung sollen aussichtsreiche Kombinationen von Metall-Adatomen und Linkergruppen dafür vorgeschlagen werden. Das Metalloxid-Substrat ist entscheidend für die Strukturbildung und daher Forschungsgegenstand hinsichtlich seiner elektronischen Eigenschaften und der Oberflächendefekte. Es sollen die Oberflächen von MgO, TiO2 und der Kobaltoxide sowie auf Metallen aufgewachsenen Metalloxidfilme, i.e. MgO/Ag(100), CoO(100)/Ir(100) und Co3O4(111)/Ir(100), betrachtet werden. Hier sind auch neuartige Nanoteilchensysteme, wie Mg(1-x)Co(x)O-Nanoteilchen oder MgO-Nanoteilchenstapel, von großem Interesse. Co-Oberflächenatome oder die unterschiedlich orientierten Oberflächen mit den sie verbindenden Elementen stellen neuartige Adsorptionsplätze dar. Die Deponierung großer organischer Moleküle aus der Lösung ist ein attraktives, einfaches Verfahren und eine Alternative zur Gasphasenpräparation. Die ab initio-Modellierung vom "surface science approach" an die Metalloxid/Lösungsmittel-Grenzfläche zu bringen, ist ein bedeutender Schritt. Das funCOS-Theorieprojekt wird die Wechselwirkung von Lösungsmitteln mit dem Metalloxid und chemische Reaktionen an der Grenzfläche untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1878: funCOS - Funktionale molekulare Strukturen auf komplexen Oxidoberflächen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Michel Bockstedte