Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Organische Chemie erweitert Funktionalität von Halbleitern

25.11.2016

Aus der Trickkiste der Organischen Chemie: Aktuelle Erkenntnisse mittelhessischer Chemiker und Physiker versprechen, die Halbleitertechnik um vielfältige Anwendungen zu erweitern. Die Forscher schafften es, organische Moleküle mit einer definierten Haftstelle auf Siliziumoberflächen zu verankern. Tragen die organischen Moleküle ausgewählte Anhänge, so bleiben diese frei, um ihre Funktion zu entfalten. Das Team des Sonderforschungsbereichs „Struktur und Dynamik innerer Grenzflächen“ (SFB 1083) berichtet in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Journal of Physical Chemistry“ über ihre Ergebnisse.

Organische Moleküle bestehen aus Kohlenstoffketten, die ganz verschiedene Anhänge tragen können, sogenannte funktionelle Gruppen. Diese sind für die große Vielfalt an Leistungen verantwortlich, die organische Verbindungen erbringen, etwa als Biomoleküle in den Zellen von Lebewesen. „Wir zeigen zum ersten Mal, wie sich solche funktionalisierte organische Moleküle ganz zielgerichtet auf Siliziumoberflächen verankern lassen“, erklärt der Physikprofessor Dr. Michael Dürr von der Justus-Liebig-Universität Gießen, Seniorautor des wissenschaftlichen Aufsatzes.


Schnittstelle zwischen Halbleitertechnologie und organischer Chemie: Cyclooctin heftet sich selektiv an eine Siliziumoberfläche, so dass weitere funktionale Gruppen frei bleiben.

Abb.: Marcel Reutzel & Michael Dürr; die Abbildung darf nur im Zusammenhang mit der Berichterstattung über die zugehörige wissenschaftliche Veröf-fentlichung verwendet werden.

„Dadurch entsteht eine Schnittstelle zwischen dem Halbleiter und organischen Verbindungen, durch die sich neue Möglichkeiten für eine gesteuerte Funktionalisierung von Halbleitern eröffnen“, ergänzt Mitverfasser Professor Dr. Ulrich Koert, der Organische Chemie an der Philipps-Universität Marburg lehrt.

Halbleiter für Computeranwendungen bestehen meist aus Silizium. Organische Moleküle lassen sich nur schwer auf unbehandelten Silizium-Oberflächen verankern, weil diese sehr reaktionsfreudig sind. Organische Moleküle mit mehreren funktionellen Gruppen haften mal mit dem einen, dann wieder mit einem anderen dieser Anhänge am Untergrund. Dadurch entsteht auf der Oberfläche ein Gemisch von Molekülen, deren frei gebliebene funktionelle Gruppen ganz verschiedene Funktionen erfüllen.

Das Team um Koert und Dürr hat nun erstmals eine Strategie gefunden, wie sich diese Schwierigkeit überwinden lässt; sie soll auf die unterschiedlichsten Einzelfälle anwendbar sein. Die Forscher verwenden organische Moleküle, die als funktionelle Gruppe die Verbindung Cyclooctin tragen. Cyclooctine haben sich als außerordentlich nützlich erwiesen, um selektive Bindungen zwischen Molekülen in lebenden Zellen zu stiften.

Dieses Prinzip übertrugen die Autoren auf die Funktionalisierung von Halbleitern. Wie Koert, Dürr und ihre Mitstreiter zeigen, heftet sich Cyclooctin stets an die Siliziumoberfläche, so dass die weiteren funktionalen Gruppen frei bleiben.

„Mit dieser Veröffentlichung haben wir ein wichtiges Forschungsziel unseres Sonderforschungsbereichs erreicht“, hebt Professor Dr. Ulrich Höfer hervor, Sprecher des SFBs und Koautor des wissenschaftlichen Aufsatzes. „Wir haben eine allgemeine Strategie für den Aufbau einer Schnittstelle zwischen dem Halbleiter Silizium und einer Vielzahl organischer Moleküle entwickelt und erfolgreich demonstriert“, fasst Koert die Ergebnisse zusammen.

„Damit entsteht zugleich eine Schnittstelle zwischen der Halbleitertechnologie und der organischen Chemie, die eine Vielzahl von Anwendungsperspektiven eröffnet.“ Als Beispiel nennen die Autoren die Integration optisch aktiver Schichten auf Silizium-Halbleitern. Eine zeitgleich erscheinende Fachpublikation beschreibt die kontrollierte, schichtweise Synthese mit derselben Klasse von Molekülen in Lösung.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die zugrundeliegende wissenschaftliche Arbeit durch den Sonderforschungsbereich „Struktur und Dynamik innerer Grenzflächen“ (SFB 1083) sowie durch das Graduiertenkolleg „Funktionalisierung von Halbleitern“ (GRK 1782).

Originalveröffentlichung: Marcel Reutzel & al.: Chemoselective Reactivity of Bifunctional Cyclooctynes on Si(001), The Journal of Physical Chemistry 2016, DOI: http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b07501

Weitere Informationen:
Ansprechpartner:
Professor Dr. Ulrich Koert,
Philipps-Universität Marburg, Fachgebiet Organische Chemie
Tel.: 06421 28-26970
E-Mail: koert@chemie.uni-marburg.de

Professor Dr. Michael Dürr,
Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Angewandte Physik
Tel: 0641 9933-490
E-Mail: michael.duerr@ap.physik.uni-giessen.de

Homepage des SFB 1083: http://www.internal-interfaces.de

Medienkontakte:

Justus-Liebig-Universität Gießen
Pressestelle
Ludwigstr. 23
35390 Gießen
T: 0641 99-12041
E: pressestelle@uni-giessen.de
I: http://www.uni-giessen.de

Philipps-Universität Marburg
Pressestelle
Biegenstr. 10
35037 Marburg
T: 06421 28-26216
E: pressestelle@uni-marburg.de
I: http://www.uni-marburg.de

Forschungscampus Mittelhessen
Geschäftsstelle
Senckenbergstraße 3
35390 Gießen
T: 0641 99-16480/-81
E: eva-maria.aulich@fcmh.de

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Polymere aus Bor produzieren
18.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Modularer Genverstärker fördert Leukämien und steuert Wirksamkeit von Chemotherapie
18.01.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

18.01.2018 | Informationstechnologie

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten