Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hoehenvermessung von Nano-Landschaft

08.07.2008
UNGEWÖHNLICHE GEBIRGSFORMATION AUF NANOSKALA

Bei der Herstellung dünner, organischer Schichten aus elektrisch leitendem Material können sich terrassenartige Erhebungen von wenigen Nanometern Höhe bilden. Dieses Phänomen war bisher nur von anorganischen Materialien bekannt und ist für die zukünftige Herstellung einer neuen Generation halbleitender Bauelemente auf Basis dünner organischer Schichten von entscheidender Bedeutung. Die jetzt in der ersten Juli-Ausgabe von SCIENCE veröffentlichten Daten wurden im Rahmen eines vom Wissenschaftsfonds FWF geförderten Nationalen Forschungsnetzwerks erhoben.

Anorganische Halbleiter sind einfach aufgebaut und ermöglichen leistungsstarke Computer. Organische Halbleiter hingegen sind komplex, erlauben aber die Herstellung neuartiger Elektronikschaltkreise - wie die ersten Prototypen aufrollbarer Bildschirme plastisch vor Augen führen. Doch diese Vorteile organischer Halbleiter können nur dann voll genutzt werden, wenn das Verhalten ihrer funktionell entscheidenden dünnen, organischen Molekülschicht besser verstanden wird. Genau zu diesem Verständnis trägt das Nationale Forschungsnetzwerk (NFN) "Interface controlled and functionalised organic thin films" des österreichischen Wissenschaftsfonds FWF bei.

MIKROSKOPISCHE HÖHENVERMESSUNG

... mehr zu:
»Diffusionsbarriere »Molekül

Mit einer aktuellen Publikation in SCIENCE konnte nun ein Team des NFN zeigen, dass sich organische Moleküle auf einem Trägermaterial in bisher unbekannter Form ausbreiten um dünne, elektrisch leitende Filme zu bilden. Dazu Prof. Christian Teichert vom Institut für Physik der Montanuniversität Leoben: "An den von Festkörperphysikern der TU Graz hergestellten Schichten der organischen Substanz Parahexaphenyl wurden ein durchaus überraschendes Diffusionsverhalten an Stufenkanten, welche sich beim Schichtwachstum bilden, beobachtet. Tatsächlich treffen die Moleküle hier auf eine Diffusionsbarriere, was zu einer Art Stapelung der weiteren Moleküle führt. Eine solche Diffusionsbarriere ist zwar in anorganischen, atomar aufgebauten Schichten bekannt - sie wird nach ihren Entdeckern Ehrlich-Schwoebel-Barriere genannt - für organisches Material wurde sie aber noch nie beobachtet."

Zum besseren Verständnis dieses bisher unbekannten Verhaltens der organischen Moleküle nutzte das Team in Leoben die Rasterkraftmikroskopie. Diese erlaubte die genaue Vermessung der Nano-Berge an den Stufenkanten. Die Auswertung der so gewonnenen Daten führte zu einer weiteren Überraschung. Die Form der Nano-Erhebungen erinnert stark an terrassierte Berge, wie sie aus dem Bergbau bekannt sind. Dabei fiel dem Team auf, dass die Terrassenhöhe von 2,6 nm ziemlich genau der Länge eines Moleküls von Parahexaphenyl entspricht. Die Schlussfolgerung daraus: Die Moleküle ordnen sich an der Diffusionsbarriere hochkant an.

Jedoch zeigte sich auch, dass die unteren Terrassen eine etwas geringere Höhe aufweisen als die jeweils darüber liegenden. Eine Erklärung für dieses Phänomen liefert der Projektmitarbeiter Dr. Gregor Hlawacek: "Die Daten aus der Vermessung erlaubten uns für diesen Fall die Ehrlich-Schwoebel-Barriere zu berechnen. Weiter ergab sich, dass die Moleküle der unteren Terrassen geneigt abgelagert werden. Damit verringert sich hier die Terrassenhöhe in Relation zum Neigungswinkel."

ENERGIESPARMASSNAHME AUF NANOEBENE

Mit den Messwerten wurden Computersimulationen am Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials durchgeführt. Diese konnten nicht nur die experimentellen Werte für die Diffusionsbarrieren bestätigen, sondern sie offenbarten, dass sich die Parahexaphenyl-Moleküle beim Diffundieren verbiegen. Das war überraschend, da das Verbiegen ein Aufweiten der Bindungen innerhalb des Moleküls erfordert, was auf Grund der dafür benötigten Energie eigentlich vermieden wird. Allerdings kann das diffundierende Molekül so besser als ein starres Molekül Bindungen zu Nachbarmolekülen aufrechterhalten, so dass das Verbiegen insgesamt der energiesparendere Mechanismus ist.

Für das Team aus Leoben und Graz sind diese Erkenntnisse äußerst spannend. Denn zur Herstellung organischer Dünnschichttransistoren sind geschlossene Schichten solcher aufrecht stehender Moleküle notwendig. Das bessere Verständnis über die grundlegenden Kräfte, die eben das bewirken, wird deren zukünftige Manipulation und somit kontrollierte Nutzung erlauben. Damit leistet dieses NFN einen unmittelbaren Beitrag zur zukünftigen Herstellung einer neuen Generation halbleitender Bauelemente.

Originalpublikation: Characterization of Step-Edge Barriers in Organic Thin-Film Growth, G. Hlawacek, P. Puschnig, A. Winkler, C. Ambrosch-Draxl & C. Teichert. Science (2008), 108-111.

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Christian Teichert
Montanuniversität Leoben
Institut für Physik
T + 43 / 3842 / 402 - 4663
E teichert@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

Sonja Szeleczky | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.fwf.ac.at

Weitere Berichte zu: Diffusionsbarriere Molekül

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schreiben mit dem Elektronenstrahl: Jetzt auch Nanostrukturen aus Silber
24.07.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Quantenkommunikation in freier Luft nimmt Fahrt auf
24.07.2017 | Österreichische Akademie der Wissenschaften

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

Recherche-Reise zum European XFEL und DESY nach Hamburg

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln

24.07.2017 | Biowissenschaften Chemie