Sanftes Entkoppeln legt Nanostrukturen frei
Jod-Atome lösen organische Nanostrukturen von metallischer Oberfläche.
Definierte Metalloberflächen sind ideal, um zweidimensionale Nanostrukturen zu erzeugen. Schwierig ist es jedoch, die feinen Strukturen danach auf andere Materialien zu übertragen. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts haben Forscher der TU München einen raffinierten Weg gefunden, um organische Nanostrukturen von Silberoberflächen abzulösen: Jod-Atome schieben sich zwischen die Metalloberfläche und das Netz aus organischen Molekülen. Das könnte ein Weg sein, um Nanostrukturen auf für molekulare Elektronik geeignete Materialien zu übertragen.
Abb.: Jodatome (lila) wandern zwischen das organische Netz und die metallische Unterlage und reduzieren die Haftung. (Bild: U. Linköping)
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 Eigenschaften stark beeinflusst. Um solche organischen Netze beispielsweise in der Molekularelektronik zu nutzen, müsste man das Metall mit großem Aufwand entfernen.
Das Team um Markus Lackinger von der TU München hat jetzt einen Weg gefunden, um die Haftung zwischen Netz und Metall zu reduzieren. „Nach der Synthese des Netzwerks auf einer Silberoberfläche haben wir gasförmiges Jod eingesetzt. Wir hatten gehofft, dass Jod zwischen die organische Schicht und das Metall einwandert“, erklärt Lackinger. Ihre Probe bestand aus Phenylringen, die sich auf einer Silberoberfläche zur Nanostruktur Polyphenylen vernetzen. Messungen am Synchrotronspeicherring BESSY-II des HZB zeigten, dass das Jod tatsächlich unter die vernetzten Phenylringe wandert und eine atomar dünne Zwischenschicht zur Metalloberfläche bildet. Danach verhält sich das molekulare Netz fast wie ein freistehendes Netz.
Die Ergebnisse sind vor allem im Hinblick auf künftige Anwendungen sehr interessant: „Molekulare Nanostrukturen wachsen nicht auf allen Oberflächen. Daher müssen wir Stempeltechniken entwickeln“, sagt Lackinger. „Dann könnten wir die Nanostrukturen auf Metalloberflächen herstellen und sie mit Stempeln auf andere Oberflächen übertragen, die für die Molekularelektronik besser geeignet sind. Dass wir mit einer Zwischenschicht Jod die Haftung der Netze reduzieren können, ist vielleicht ein erster Schritt in diese Richtung.“
HZB / TUM / RK
