Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Moleküle in der Radarfalle: Physiker ebnen Weg zu organischer Elektronik

23.02.2016

Die blitzschnellen Molekülbewegungen organischer Halbleiter-Moleküle lassen sich präzise nachvollziehen, wenn man ausgeklügelte Messverfahren und Computersimulationen verbindet. Das belegen Physikerinnen und Physiker aus Marburg und Cambridge mit einer Studie, die sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Materials“ veröffentlichen.

Elektronische Bauelemente auf Kunststoffbasis gelten als zukunftsweisende Technik, weil sie kostengünstig herstellbar sind. „Um Anwendungen der organischen Elektronik voran zu bringen, muss man die Materialeigenschaften vollständig beherrschen und zum Beispiel genau wissen, wie sich Moleküle auf Kunststoffoberflächen bewegen“, erklärt Projektleiter Professor Dr. Gregor Witte von der Philipps-Universität. „Das gelingt bei bisherigen Versuchsanordnungen nicht, weil die Molekülbewegungen mitunter sehr schnell ablaufen.“


Freie Pentacen-Moleküle bewegen sich auf einer Pentacen-Oberfläche längs oder quer zur Richtung der Oberflächen-Moleküle.

(Abb.: Autoren)

Als Modellsystem für ihre Untersuchungen verwendeten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den organischen Halbleiter Pentacen. In ihrer Versuchsanordnung bildete eine dünne Schicht aus Pentacenmolekülen eine stabile, gitterförmige Oberfläche. Auf dieser bewegen sich ungebundene Pentacenmoleküle extrem schnell, nämlich innerhalb von milliardstel Sekunden.

Um die Bewegung der freien Moleküle zu messen, griff das Team auf eine weltweit einzigartige Apparatur zurück, die sich am Cavendish Laboratory der Universität Cambridge befindet: Professor Dr. William Allison betreibt dort ein Gerät zur „Helium Spin-Echo Streuung“. „Ähnlich wie bei einer Radarkontrolle, bei der gestreute Radiowellen die Information über die Geschwindigkeit enthalten, werden hier Heliumatome gestreut, um Positionen und Geschwindigkeiten der Pentacen-Moleküle gleichzeitig und mit atomarer Auflösung zu bestimmen“, erläutert Erstautor Paul Rotter von der Philipps-Universität.

„Die Interpretation der Messergebnisse gelingt freilich nur im Vergleich mit Computersimulationen der Bewegung“, führt der Marburger Koautor Professor Dr. Bruno Eckhardt aus, der eine Arbeitsgruppe zu Komplexen Systemen leitet. Das überraschende Endresultat: Die Moleküle bewegen sich bevorzugt längs der Furchen zwischen den Pentacen-Molekülen der Oberfläche. Quer zu diesen Furchen können sie sich nur bewegen, indem sie sich um 90 Grad drehen.

„Dies ist das erste Mal, dass Diffusionsbewegungen komplexer organischer Systeme im molekularen Maßstab bei Raumtemperatur beobachtet wurden“, hebt Seniorautor Witte hervor. „Unsere Ergebnisse zeigen, wie die Bewegungen von der Anordnung der Moleküle und der Struktur des Untergrunds abhängen. Das ist von großer Bedeutung für das wachsende Feld der Nanotechnologie.“

Professor Dr. Gregor Witte lehrt Molekulare Festkörperphysik an der Philipps-Universität. Neben den Arbeitsgruppen von Witte und Eckhardt sind auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von der Universität Cambridge an der Veröffentlichung beteiligt. Die Vorarbeiten wurden unter anderem durch das Erasmusprogramm der Europäischen Union sowie das Graduiertenkolleg „Funktionalisierung von Halbleiteroberflächen” der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziell gefördert.

Originalpublikation: Paul Rotter & al.: Coupling of diffusion and orientation of pentacene on an organic surface, Nature Materials, Februar 2016,
DOI: http://dx.doi.org/10.1038/NMAT4575

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Gregor Witte,
Fachgebiet Molekulare Festkörperphysik
Tel.: 06421 28-21384
E-Mail: gregor.witte@physik.uni-marburg.de
Homepage: http://www.uni-marburg.de/fb13/molfk

Johannes Scholten | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala
20.04.2018 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Licht macht Ionen Beine
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics