12.08.2015

Moleküle bei Raumtemperatur abbilden

Kombination aus Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie liefert Aufnahmen auch bei hohen Temperaturen.

In den letzten Jahren sind aufsehenerregende Abbildungen organischer Moleküle mit Hilfe von Tieftemperatur-Raster­kraft­mikroskopen entstanden. Mit einem Rasterkraft­mikroskop kann man die interne Struktur einzelner Moleküle untersuchen und abbilden. Allerdings sind diese hochpräzisen Messungen sehr komplex und benötigen normalerweise Temperaturen nahe am absoluten Nullpunkt.

Abb.: Dynamische Kraft- und Tunnelmikroskopie-Abbildung von PTCDA-Molekülen auf Silber. Die annähernd senkrecht angeordneten Moleküle erscheinen heller als die annähernd waagerechten. (Bild: U. Regensburg)

Eine Arbeitsgruppe vom Lehrstuhl für Experimental­physik der Universität Regens­burg unter Leitung von Franz J. Gießibl hat es nun in Zusammen­arbeit mit Forschern des Instituts für Material­wissenschaften an der Autonomen Universität Barcelona erstmals geschafft, solche Messungen bei Raumtemperatur durchzuführen. Mit einem neuen Verfahren konnten sie spezielle organische Moleküle (PTCDA–Perylentetracarbonsäuredianhydrid) mit weit weniger Aufwand und bei Raum­temperaturen atomar aufgelöst abbilden. PTCDA-Moleküle verwendet man für die Entwicklung organischer Halbleiter-Bauelemente.

Mit der vom internationalen Forscherteam benutzten Kombination aus Raster­tunnel- und Raster­kraft­mikroskop ließ sich dabei nicht allein die Kräfte der chemischen Bindungen bestimmen, sondern auch die elektronische Ladungs­dichte um die Moleküle untersuchen. Solche Messungen sind die Basis für die Analyse von Donator-Akzeptor-Paaren, bei denen ein Teilchen von einem Reaktions­partner auf den anderen übertragen wird. Donator-Akzeptor-Paare sind wiederum die Grundlage für die organische Photovoltaik.

U. Regensburg / DE

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