Sanftes Entkoppeln legt Nanostrukturen frei

Am Synchrotronspeicherring BESSY II des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat ein internationales Team einen raffinierten Weg gefunden, um organische Nanostrukturen von Metalloberflächen abzukoppeln. Die Messungen belegen: Durch Einschleusen von Jod erhält man ein Netz aus organischen Molekülen, die fast wie ein freistehendes Netz erscheinen. Dies könnte ein Weg sein, um Nanostrukturen von Metalloberflächen auf andere Oberflächen zu übertragen, die sich besser für molekulare Elektronik eignen.

Manche organische Moleküle vernetzen sich – typischerweise auf reaktiven Metalloberflächen – über chemische Bindungen zu ausgedehnten Nanostrukturen. So können sehr stabile zweidimensionale molekulare Netze entstehen. Allerdings haften diese Netze fest auf dem metallischen Untergrund, was ihre natürlichen Eigenschaften stark beeinflusst. Um solche organischen Netze beispielsweise in der Molekularelektronik zu nutzen, müsste man das Metall aufwändig entfernen.

Jod verringert die Haftung

Nun hat ein Team um PD Dr. Markus Lackinger von der TU München und dem Deutschen Museum zusammen mit Partnern anderer Universitäten in Deutschland und Schweden einen raffinierten Weg gefunden, um die Haftung zwischen Netz und Metall zu reduzieren: Nach der Synthese des Netzwerks auf einer Silberoberfläche haben die Forscher gasförmiges Jod eingesetzt. Sie hatten gehofft, dass Jod zwischen die organische Schicht und das Metall einwandert. Ihre Probe bestand aus Phenylringen, die sich auf einer Silberoberfläche zu einer Nanostruktur (Polyphenylen) vernetzen. Tatsächlich wanderte Jod unter die vernetzten Phenylringe und bildete eine atomar dünne Zwischenschicht zur Metalloberfläche. Die Messungen an BESSY II belegten: Nach dem Einwandern von Jod verhielt sich das molekulare Netz fast wie ein freistehendes Netz.

Neue Stempeltechniken denkbar

Die Ergebnisse sind im Hinblick auf künftige Anwendungen sehr interessant: Molekulare Nanostrukturen wachsen nicht auf allen Oberflächen. Daher müssen Stempeltechniken entwickelt werden. Dann könnten die Nanostrukturen auf Metalloberflächen hergestellt und mit Stempeln auf andere Oberflächen übertragen werden, die für die Molekularelektronik besser geeignet sind. Dass mit einer Zwischenschicht Jod die Haftung der Netze reduzieren können, ist vielleicht ein erster Schritt in diese Richtung.

Publikation

Post-Synthetic Decoupling of On-Surface Synthesized Covalent Nanostructures from Ag(111),  Atena Rastgoo-Lahrood, Jonas Björk, Matthias Lischka, Johanna Eichhorn, Stephan Kloft, Massimo Fritton, Thomas Strunskus, Debabrata Samanta, Michael Schmittel, Wolfgang M. Heckl, Markus Lackinger, Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201600684

http://www.helmholtz-berlin.de