Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanowissenschaft: Schwache Kraft - Starke Wirkung

19.11.2007
Für die Bindung bestimmter organischer Moleküle auf metallischen Oberflächen ist ausschließlich die Van der Waals-Kraft, eine schwache Anziehungskraft, verantwortlich. In einem Modell für organische Bauelemente sorgt allein diese Kraft für die Bindung eines organischen Films auf eine metallene Unterlage.

Diese jetzt in Physical Review Letters veröffentlichten Daten sind das jüngste Ergebnis eines vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützen Nationalen Forschungsnetzwerks (NFN). Tatsächlich machen sie die Überarbeitung zahlreicher Berechnungsmodelle für die physikalischen Interaktionen dünner Filme mit ihrem Trägermaterial erforderlich.

Trotz der Erfüllung komplexer Funktionen z. B. als Computerchips sind anorganische Halbleiter einfach aufgebaut, was ihren Anwendungsmöglichkeiten enge Grenzen setzt. Anderes gilt für Halbleiter, die organische Materialien nutzen. Die hohe Flexibilität der organischen Moleküle erlaubt für sie völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Doch dieser Vorteil kann nur dann genutzt werden, wenn ihre im Vergleich zu anorganischen Materialien bedeutend höhere Komplexität besser verstanden wird.

Drunter & Drüber
Für die Herstellung organischer Halbleiter werden dünne Filme eines elektrisch leitenden organischen Materials auf eine Trägerfläche aufgebracht. Dabei ist es wichtig, die Wechsel-wirkungen an den Grenzflächen zwischen Trägermaterial und organischem Material zu verstehen. Genau dazu gelang einem Team des Nationalen Forschungsnetzwerks (NFN) "Interface controlled and functionalised organic thin films" an der Montanuniversität Leoben ein wichtiger Beitrag. Durch aufwändige Berechnungen konnte gezeigt werden, dass ein dünner Film aus organischem Thiophen allein durch Van der Waals-Kräfte auf einer Kupferoberfläche gehalten wird. Dabei konnte die Adsorptionsenergie von dem Team mit -0.50 eV berechnet werden.

Der Sprecher des NFN, Prof. Helmut Sitter vom Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz, erläutert: "Die Van der Waals-Kraft ist eine zwischen Atomen schwach wechselwirkende Kraft, die durch unsymmetrische Ladungsverteilung in den Atomen entsteht. Wie wir jetzt wissen, wird ihr Einfluss bei extrem dünnen Materialfilmen, wie sie zur Herstellung organischer Halbleiter verwendet werden, sehr bedeutend und kann allein zur Bindung zwischen den Materialien ausreichen. Aufgrund ihrer Schwäche wurde sie aber in zahlreichen Methoden, die zur Berechnung der Wechselwirkung verschiedener Materialien verwendet werden, bisher nicht oder nur untergeordnet berücksichtigt." Damit scheint auch eine Erklärung gefunden, warum die häufig für diese Zwecke verwendete "generalized gradient approximation" (GGA) das Bindungsverhalten in dünnen Schichten bisher nicht befriedigend erklären konnte. Tatsächlich könnten diese jetzt veröffentlichten Ergebnisse lang bekannte Diskrepanzen zwischen verschiedenen experimentellen Daten und Berechnungsmodellen für die Wechselwirkung von dünnen Schichten erklären.

Publikationen, Preise, Produkte
Die neuen Daten erweitern das grundlegende Verständnis für die Wechselwirkungen an Grenzflächen. Gleichzeitig zeigt der Einfluss der Van der Waals-Kraft, dass in dem berechneten System keine Ladungen zwischen den Atomen des organischen und des Trägermaterials transferiert werden. Für die Herstellung und Funktion organischer Halbleiter ist das von entscheidender Bedeutung.

Wie nahe an der praktischen Anwendung die TeilnehmerInnen des NFN auch sonst forschen, belegen mehrere Veröffentlichungen in dem Journal Advanced Materials in diesem Jahr. Eine dieser Publikationen führte sogar zur Verleihung des Innovationspreises des Landes Oberösterreich an das Institut für Experimentalphysik der JKU. Da wundert es auch nicht mehr, dass bereits drei Spin-off-Unternehmen auf Grundlage der Erkenntnisse des NFN gegründet wurden, die fast ausschließlich von AbsolventInnen der beteiligten Institute geführt werden. Eines dieser Unternehmen, Nanoident, erhielt von Ernst & Young Österreich die Auszeichnung "Entrepreneur Of The Year 2007".

All dies ist zusammen mit einer Veröffentlichung des NFN in SCIENCE im Sommer dieses Jahres für Prof. Sitter ein schöner Beleg für die erfolgreiche Integration von Grundlagenforschung, angewandter Forschung und Technologietransfer im Rahmen eines vom FWF geförderten Nationalen Forschungsnetzwerks.
Originalpublikation: Importance of Van Der Waals Interaction for Organic Molecule-Metal Junctions: Adsorption of Thiophene on Cu(110) as a Prototype, P. Sony, P. Puschnig, D. Nabok & C. Ambrosch-Draxl. Phys. Rev. Lett. 99,
176401 (2007).

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Helmut Sitter
Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik Johannes Kepler Universität Linz T +43 / 732 / 2468 - 9623 E Helmut.Sitter@jku.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 for Research & Development Campus Vienna Biocenter 2 1030 Wien T +43 / 1 / 505 70 44 E contact@prd.at

Michaela Fritsch | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.prd.at
http://www.fwf.ac.at/de/public_relations/press/pv200711-de.html

Weitere Berichte zu: NFN Trägermaterial

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

nachricht Innovative High Power LED Light Engine für den UV Bereich
22.06.2017 | Omicron - Laserage Laserprodukte GmbH

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: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt

22.06.2017 | Physik Astronomie

Evolutionsbiologie: Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie