Computergestützte Nanowissenschaft

Die Bereiche Nanotechnologie und organische Halbleiter sind von besonderem grundlagenwissenschaftlichen aber auch technologischen Interesse. Das vorliegende Projekt zielt auf eine Verbindung dieser beiden Bereiche ab. Dabei sollen Möglichkeiten entwickelt werden, die Eigenschaften organisch/anorganischen Grenzschichten durch den Einsatz kovalent gebundener selbstassemblierter Monolagen (SAM) gezielt einzustellen. Letztere bilden zentrale Elemente in verschiedensten nanoskopischen Bauelementen, wobei sich aufgrund der Manigfaltigkeit der möglichen organischen Moleküle völlig neueartige Anwendungsmöglichkeiten erwarten lassen. Die untersuchten Aspekte sind sowohl für alle Arten organischer elektronischer Bauelemente wie auch für das aufkeimende Feld der molekularen Elektronik von besonderem Interesse. Das Projekt beschäftigt sich in erster Linie mit computergeschtützten auf der Quantenmechanik basierenden Berechnungen der elektronischen Struktur dieser Grenzflächen. Zusätlich wird es aber auch eine enge Zusammenarbeit mit zahlreichen nationalen und internationalen experimentell arbeitenden Gruppen eben. Zwei Zentrale Aspekte der Forschungsarbeit werden dabei sein, wie eine Veränderung der chemischen Struktur der die SAMs aufbauenden Moleküle die Anordnung ihrer elektronischen Zustände relativ zu den Zuständen des metallischen Substrates beeinflusst und wie SAMs dazu eingesetzt werden können, um die Austrittsarbeit von Metallelektroden zu beeinflussen. Die zentralen Themen sind dabei: Die Entwicklung allgemein gültiger Zusammenhänge zwischen der chemischen Struktur der Moleküle, die die SAM bilden, und den sich ergebenden Eigenschaften der metall-organischen Grenzflächen. Insbesondere werden wir über unsere früheren Forschungsergebnissen hinausgehend SAMs untersuchen, die aus stark unterschiedlich polarisierbaren und/oder quinoiden Molekülen bestehen und wir werden den Einfluss der Schichtstruktur z.B. im Zusammenhang gemischter oder stark verdünnter Monolagen untersuchen. Wir werden uns mit der Rolle der mikroskopischen Struktur der Substratoberfläche für die Eigenschaften der Metall/SAM Grenzschicht beschäftigen. Neben einer detaillierten Untersuchung der "Chemie" der Bindung zwischen verschiedenen Ankergruppen von SAMs und Metallen, wird ein Schwerpunkt auf der Rolle der Oberflächenmorphologie (z.B. Ad-Atome, Leerstellen oder Unordnung) der Metallsubstrate liegen. Letztendlich zielen wir auch auf ein Verständnis der elektronischen Struktur organischer Halbleiterschichten ab, die auf SAM-modifizierten Metallsubstraten gewachsen werden, was von besonderem Interesse für den Einsatz von SAMs in Bauelementen ist. Letztendlich geht es darum, im Rahmen eines klar multidisziplinären Projektes, die fundamentalen Grundlagen für einen vielfältig einsetzbaren molekularen "Werkzeugkasten" zu entwickeln, mit dessen Hilfe man die Grenzflächen zwischen Metallen und organischen Halbleitern gezielt kontrollieren kann.

Die Bereiche Nanotechnologie und organische Halbleiter sind von besonderem grundlagenwissenschaftlichen aber auch technologischen Interesse. Das vorliegende Projekt zielt auf eine Verbindung dieser beiden Bereiche ab. Dabei sollen Möglichkeiten entwickelt werden, die Eigenschaften organisch/anorganischen Grenzschichten durch den Einsatz kovalent gebundener selbstassemblierter Monolagen (SAM) gezielt einzustellen. Letztere bilden zentrale Elemente in verschiedensten nanoskopischen Bauelementen, wobei sich aufgrund der Manigfaltigkeit der möglichen organischen Moleküle völlig neueartige Anwendungsmöglichkeiten erwarten lassen. Die untersuchten Aspekte sind sowohl für alle Arten organischer elektronischer Bauelemente wie auch für das aufkeimende Feld der molekularen Elektronik von besonderem Interesse. Das Projekt beschäftigt sich in erster Linie mit computergeschtützten auf der Quantenmechanik basierenden Berechnungen der elektronischen Struktur dieser Grenzflächen. Zusätlich wird es aber auch eine enge Zusammenarbeit mit zahlreichen nationalen und internationalen experimentell arbeitenden Gruppen eben. Zwei Zentrale Aspekte der Forschungsarbeit werden dabei sein, wie eine Veränderung der chemischen Struktur der die SAMs aufbauenden Moleküle die Anordnung ihrer elektronischen Zustände relativ zu den Zuständen des metallischen Substrates beeinflusst und wie SAMs dazu eingesetzt werden können, um die Austrittsarbeit von Metallelektroden zu beeinflussen. Die zentralen Themen sind dabei: Die Entwicklung allgemein gültiger Zusammenhänge zwischen der chemischen Struktur der Moleküle, die die SAM bilden, und den sich ergebenden Eigenschaften der metall-organischen Grenzflächen. Insbesondere werden wir über unsere früheren Forschungsergebnissen hinausgehend SAMs untersuchen, die aus stark unterschiedlich polarisierbaren und/oder quinoiden Molekülen bestehen und wir werden den Einfluss der Schichtstruktur z.B. im Zusammenhang gemischter oder stark verdünnter Monolagen untersuchen. Wir werden uns mit der Rolle der mikroskopischen Struktur der Substratoberfläche für die Eigenschaften der Metall/SAM Grenzschicht beschäftigen. Neben einer detaillierten Untersuchung der "Chemie" der Bindung zwischen verschiedenen Ankergruppen von SAMs und Metallen, wird ein Schwerpunkt auf der Rolle der Oberflächenmorphologie (z.B. Ad-Atome, Leerstellen oder Unordnung) der Metallsubstrate liegen. Letztendlich zielen wir auch auf ein Verständnis der elektronischen Struktur organischer Halbleiterschichten ab, die auf SAM-modifizierten Metallsubstraten gewachsen werden, was von besonderem Interesse für den Einsatz von SAMs in Bauelementen ist. Letztendlich geht es darum, im Rahmen eines klar multidisziplinären Projektes, die fundamentalen Grundlagen für einen vielfältig einsetzbaren molekularen "Werkzeugkasten" zu entwickeln, mit dessen Hilfe man die Grenzflächen zwischen Metallen und organischen Halbleitern gezielt kontrollieren kann.