Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Molekulare Vermessungsarbeit

16.11.2009
Erstmals ist es gelungen, die Elektronendichte in einzelnen Molekülzuständen mit Hilfe des sogenannten photoelektrischen Effekts zu vermessen.

Diese jetzt in SCIENCE veröffentlichte Methode bietet eine wichtige Grundlage für die Entwicklung organischer Halbleiterelemente. Entscheidend für den Erfolg des vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Projektes war die mathematische Transformation der Messdaten. Erst diese erlaubte die Interpretation der Elektronenverteilung und damit Rückschlüsse auf mögliche Eigenschaften organischer Halbleiterelemente.

Ultradünne Schichten aus organischen Molekülen bilden die Grundlage für zukünftige Halbleitertechnologien. Denn die hohe Flexibilität der organischen Moleküle erlaubt völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Biegsame Bildschirme werden ebenso möglich wie kostengünstige Solarzellen. Doch vor dem alltagstauglichen Einsatz organischer Halbleiter gilt es die Wechselwirkungen zwischen organischem Material und anorganischen Trägersubstanzen besser zu verstehen. Einem Team der Universitäten Graz und Leoben gelang es nun, eine wichtige Methode für diesen Zweck zu entwickeln.

DICHT AN DICHT
"Die Eigenschaften eines organischen Moleküls werden ganz wesentlich von bestimmten Elektronenzuständen definiert", erklärt DI Dr. Peter Puschnig vom Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials der Montanuniversität Leoben, der die Untersuchung leitete. "Können wir die Verteilung der Elektronen im Molekül akkurat bestimmen, dann verstehen wir auch die Funktionsweise von organischen Halbleiterbauelementen besser und können deren Effizienz steigern." Bisher fehlte es jedoch an leistungsstarken Methoden, um ebendiese Elektronenverteilung zu messen. Doch nun gelang dem Team um Dr. Puschnig ein wesentlicher Fortschritt.

Das Team nutzte dazu den sogenannten photoelektrischen Effekt. Dieser erlaubt es, einzelne Elektronen aus organischen Molekülen "herauszuschlagen". Im konkreten Projekt wurde ein organisches Molekül mit ultraviolettem Licht bestrahlt, dessen Energie stark genug war, einzelne Elektronen aus den Molekülen herauszulösen. Die Richtung und Geschwindigkeit der so freigesetzten Elektronen wurde anschließend mit hochsensiblen Detektoren gemessen und lieferte die grundlegenden Daten zur Berechnung der Elektronenverteilung im Molekül. Dabei arbeitete das Team um Prof. Michael Ramsey von der Universität Graz an einer Schicht von Hexaphenyl, die in einer Dicke von nur einem Molekül auf eine Kupferoberfläche aufgebracht worden war. Die eigentlichen Messungen wurden vom Grazer Teil des Teams an der Berliner Synchrotronstrahlungsquelle BESSY (Berliner Elektronen-Speicherring Gesellschaft für Synchrotronstrahlung) durchgeführt.

DAMIT GERECHNET
Zu der Auswertung der so gewonnenen Daten meint Dr. Puschnig: "Es zeigte sich eine ganz charakteristische Verteilung der emittierten Elektronen. Die Interpretation dieser Verteilung gestaltete sich allerdings zunächst schwierig, und eine Verknüpfung der Messdaten mit der ursprünglichen Elektronenverteilung im Molekül schien unmöglich." Erst spezielle mathematische Transformationen (Fourier-Transformation) zeigten, dass die gemessene Elektronenverteilung jener entsprach, die im Molekül vorliegt. Da diese durch Berechnungen im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie in diesem Fall bereits bekannt war, konnte die Tauglichkeit der neuen Methode so getestet - und bestätigt - werden.

Der Wert der neuen Methode liegt insbesondere darin, dass nun das Verhalten von Elektronen in Grenzflächen zwischen organischen Halbleitern und Metallen relativ einfach und sehr genau gemessen werden kann. Damit leistet diese vom FWF im Rahmen des Nationalen Forschungsnetzwerkes (NFN) "Interface controlled and functionalised organic thin films" unterstütze Arbeit einen grundlegenden Beitrag für die zukünftige Nutzung organischer Halbleiter.

Originalpublikation: Reconstruction of Molecular Orbital Densities from Photoemission Data, P. Puschnig, S. Berkebile, A. J. Fleming, G. Koller, K. Emtsev, T. Seyller, J. D. Riley, C. Ambrosch­Draxl, F. P. Netzer, M. G. Ramsey: Science 326, 702 (2009).

Wissenschaftlicher Kontakt:
DI Dr. Peter Puschnig
Montanuniversität Leoben
Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials T +43 / 3842 / 402 4403 E peter.puschnig@unileoben.ac.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at
Redaktion & Aussendung:
PR&D - Public Relations für Forschung & Bildung Campus Vienna Biocenter 2 1030 Wien T +43 / 1 / 505 70 44 E contact@prd.at W http://www.prd.at

Stefan Bernhardt | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at
http://www.fwf.ac.at/de/public_relations/press/pv200911-de.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Perowskit-Solarzellen: Es muss gar nicht perfekt sein
15.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Fraunhofer IMWS testet umweltfreundliche Mikroplastik-Alternativen in Kosmetikartikeln
11.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | 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

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie