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OPTIMAS-Forscher entwickeln molekulare Schalter

Modell der Adsorption von 3D MoMo-Methyl Molekülen auf einer Kupfer-Oberfläche

STM-Aufnahmen die den reversiblen Phasenübergang für MoMo-Methyl/Kupfer(111) zeigen

Für verschiedenste Anwendungen in der Informationsverarbeitung und Sensorik ist es von Interesse kleinste Strukturen von wenigen Nanometern auf Oberflächen zielgerichtet herzustellen. Eine Kooperation von OPTIMAS–Teams aus Physik und Chemie konnte im Rahmen des Transregio–Sonderforschungsbereichs SFB/TRR 88 3MET ein wichtiges Forschungsergebnis erzielen. Es gelang einen zweikernigen Molybdän–Komplex auf einer Kupfer–Oberfläche in Submonolagen abzuscheiden und dessen Selbstanordnungsprozess mit Hilfe von Rastertunnelmikroskopie zu untersuchen. Sie fanden dabei heraus, dass die Komplexe auf der Oberfläche in Abhängigkeit der Temperatur unterschiedliche Konformationen annehmen, die reversibel ineinander umwandelbar sind. Bei Temperaturen unterhalb von 106 K, wird eine Anordnung in Komplexketten mit einer Breite von ca. 5 nm gefunden. Wird die Temperatur erhöht, so bilden sich zweidimensionale Netzwerke.

Die Ketten unterscheiden sich von den Netzwerken in der Wechselwirkung der einzelnen Komplexe untereinander und in der Wechselwirkung mit der Kupferoberfläche. Durch diese Wechselwirkungen werden die Eigenschaften der Mo–Atome in dem Komplex beeinflusst und damit auch dessen physikalische Eigenschaften. Ergebnisse dieser Studie ermöglichen es zukünftig neue Materialien mit Dimensionen von unter 10 nm auf Basis dieser kooperativen Effekte maßzuschneidern. Würden z. B. magnetische Komplexe verwendet, so könnten Informationen temperaturabhängig geschaltet werden und neue Spintronics und Spinterface Materialien entwickelt werden.

Der Artikel ist kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Advanced Functional Materials 2017, 1703544 erschienen:

Jobynson Kollamana, Zheng Wei, Lu Lyu, Manuel Zimmer, Fabian Dietrich, Tobias Eul, Johannes Stöckl, Mahalingam Maniraj, Stefano Ponzoni, Mirko Cinchetti, Benjamin Stadtmüller, Markus Gerhards, Martin Aeschlimann
Control of Cooperativity through a Reversible Structural Phase Transition in MoMo-Methyl/Cu(111)
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201703544/full