Oberflächensynthese von Acenen länger als Undecacene: Entwicklung der Leitfähigkeit und der elektronischen Zustände

• Antragstellerin: Dr. Francesca Moresco
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432345501

Acene sind eine Klasse von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit linear kondensierten Benzolringen. Sie gelten weithin als vielversprechende Materialien für die organische und molekulare Elektronik. Die Natur der elektronischen Struktur wird gegenwärtig aktiv diskutiert und fundamentale Fragen bezüglich der elektronischen Konfiguration des Grundzustands als Funktion der Anzahl der Benzolringe sind noch nicht beantwortet. Das hohe Interesse an Acenen ist hauptsächlich dadurch motiviert, dass es einen erwarteten Radikalcharakter sowie eine reduzierte optische Anregungsbarriere für eine zunehmende Anzahl an Benzolringen gibt.Im POLYACENES-Projekt wird es darum gehen, die Energielücke und den Radikalcharakter des Grundzustands von höheren Acenen und Polyacene als eine Funktion der Anzahl von linear kondensierten Benzolringen zu verstehen. Das Ziel des Projektes ist es, die elektronischen Eigenschaften und die Leitfähigkeit von oberflächensynthetisierten Oligoacenen experimentell zu bestimmen und damit die Entwicklung der elektronischen Resonanzen sowie das Abklingen des Tunnelstroms zu studieren. Hochauflösende Rastertunnelmikroskopie (RTM) an einzelnen Molekülen bei einer Temperatur von 5 K nimmt dabei eine Schlüsselrolle im Nachweis der chemischen Umwandlung auf der Oberfläche ein.In POLYACENES verfolgen wir das Ziel, die Reihe von Acenen fortzuführen und 12-cene, 14-cene und längere Acenen auf einer Oberfläche zu synthetisieren. Rastertunnelspektroskopie gibt uns die Möglichkeit, die Energiepositionen der elektronischen Zustände der Acene und deren räumliche Aufteilung zu erhalten, wodurch die längenabhängige Entwicklung der elektronischen Resonanzen der Acene bestimmt werden kann. Um weitere Informationen bezüglich der elektronischen Konfiguration des Grundzustands als Funktion der Anzahl der Benzolringe zu bekommen werden wir Manipulationsexperimente durchführen und damit die Reaktivität der einzelnen Benzolringe bestimmen.Wir werden die so erhaltenen langen Acene mittels Leitfähgigkeitsmessungen untersuchen. Dabei wird die Spitze des RTM ein Ende des Moleküls von der Oberfläche ziehen, während gleichzeitig der Tunnelstrom im nicht-resonanten Bereich aufgezeichnet wird. Hierbei soll die Entwicklung der Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Länge des Moleküls sowie der Effekt der Konjugation studiert werden. Ausserdem soll die Rolle des Substrates in der Oberflächensynthese von Acenen und der Effekt der Entkopplung von der Oberfläche durch eine passivierende Wasserstofflage auf Si(001) untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Diego Peña