Rationales Design von organischen Charge-Transfer-Verbindungen basierend auf polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen und FnTCNQ

• Antragsteller: Dr. Torsten Hahn; Professor Dr. Martin Knupfer
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317636429

Organische Charge-Transfer-Verbindungen zeigen interessante physikalische Effekte und sind potentielle Kandidaten für eine Vielzahl von Anwendungen. Ein Hindernis bei der Etablierung neuer Materialien ist die begrenzte Aussagekraft von gängigen Berechnungsverfahren. Die unphysikalische Selbstwechselwirkung ist eines der wesentlichen Defizite aktueller Modellierungsverfahren im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie und führt zu unsystematischen Fehlern bei der Beschreibung von Charge-Transfer-Verbindungen.Die Zielsetzung dieses Projektes ist die Entwicklung von aussagekräftigen First-Principle-Berechnungen sowie die Synthese und umfassende Charakterisierung neuartiger Charge-Transfer-Verbindungen. Basierend auf der kürzlich vorgeschlagenen Fermi-Orbital basierenden Methode zur Korrektur des Selbstwechselwirkungsfehlers wollen wir dieses Verfahren weiter verbessern und es auf ausgewählte Charge-Transfer-Verbindungen anwenden. Die direkte Verknüpfung von theoretischen Vorhersagen mit messbaren Größen ist ein zentrales Anliegen dieses Projektes.Auf experimenteller Seite wollen wir dünne Filme und Grenzflächen der Charge-Transfer-Verbindungen herstellen und diese mit IR-, Photoemissions- und Elektronenenergieverlustspektroskopie untersuchen. Zusätzlich werden Einkristalle von denjenigen Materialkombinationen gezüchtet, die den größten Ladungstransfer und/oder die stärkste elektronische Kopplung aufweisen. Unsere Untersuchungen werden detaillierte Informationen über die elektronische Struktur der neuen Materialien liefern sowie verlässliche theoretische Werkzeuge für zukünftige Untersuchungen von Charge-Transfer-Verbindungen bereitstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen