Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tübinger Nahfeldmikroskop liefert höchstaufgelöste optische Bilder eines organischen Halbleiters

05.02.2010
Millionenfache Verstärkung des Leuchtens an molekularen Stufen erreicht

Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Alfred Meixner und Dr. Dai Zhang vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Tübingen hat ein Nahfeldmikroskop entwickelt, das die optischen Eigenschaften einer organischen Halbleiterprobe mit einer Auflösung und Empfindlichkeit zeigt, die lange Zeit aufgrund physikalischer Gesetze als unmöglich galten.

Das neu entwickelte Tübinger Mikroskop gestattet es, auf den Nanometer genau gleichzeitig optische Spektren und das Höhenprofil einer Oberfläche zu vermessen - ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. "Molekulare Stufen eines Halbleiterfilms leuchten und sind deutlich als helle 17 Nanometer breite Streifen zu erkennen. Daraus ergeben sich erstaunliche neue Erkenntnisse, die bisher mit keiner anderen Methode erhalten werden können", sagt Alfred Meixner. Die Ergebnisse werden heute, den 5. Februar 2010, in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht und beruhen auf einer Zusammenarbeit mit Ute Heinemeyer und Prof. Dr. Frank Schreiber vom Institut für Angewandte Physik der Universität Tübingen und Dr. Reinhard Scholz von der TU München.

Halbleiter aus organischen Dünnfilmen spielen eine wichtige Rolle in neuartigen elektronischen Anwendungen, zum Beispiel in organische Solarzellen zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht oder in organischen Leuchtdioden (OLEDs) für biegsame hochauflösende Bildschirme. Ihre elektronischen und optischen Eigenschaften unterscheiden sich wesentlich von den Eigenschaften der organischen Moleküle, aus denen sie aufgebaut sind. Insbesondere die mikroskopische Struktur ist noch nicht gut verstanden, obwohl zum Beispiel molekulare Inseln, Kanten und Fehlstellen die Filmeigenschaften stark beeinflussen.

Genau dies macht das Tübinger Mikroskop sichtbar. Dazu wird eine äußerst feine Goldspitze bis auf ein bis drei Nanometer an die Halbleiteroberfläche herangebracht und gleichzeitig mit einem scharf fokussierten Laserstrahl beleuchtet. "Wir haben bei nanometergenauer Auflösung eine optische Signalverstärkung von bis zu einer Million erhalten", erklärt Alfred Meixner. "So eine hohe Verstärkung ist möglich, weil die Spitze im Fokus eines Parabolspiegels steht: Diese Kombination ergibt eine perfekte optische Antenne. Die Goldspitze konzentriert das Licht lokal in den nur Nanometer großen Spalt direkt zwischen Spitzenende und Probenoberfläche und erzeugt dort ein optisches Nahfeld, welches die Probe anregt. Photonen, die dort von der Probe erzeugt werden, gelangen auf dem umgekehrten Weg über die Spitze und den Parabolspiegel auf einen empfindlichen Detektor."

Die Nahfeldmessungen der Halbleiterfilme aus Diindenoperylen-Molekülen (DIP) ergaben, dass die Kanten der DIP-Nano-Terrassen leuchten: die Kanten sind nur eine bis drei Molekülschichten hoch und erscheinen als helle Streifen von etwa 17 Nanometer Breite. Dies liegt an Elektronenlochpaaren, sogenannten Exzitonen, die in dem Halbleiter DIP durch das Nahfeld der Spitze erzeugt und auch detektiert werden. "Wäre unsere Goldspitze nicht da, würden die Exzitonen hauptsächlich thermisch zerfallen", erklärt Alfred Meixner. "Dieser Durchbruch könnte dazu führen, dass die Nahfeldmikroskopie Eingang in die Materialforschung findet und dort zu grundlegenden neuen Erkenntnissen führt", sind sich Reinhard Scholz und Frank Schreiber einig.

Weitere Informationen und Bildmaterial:
http://www.uni-tuebingen.de/Meixner/press.html
Für Nachfragen:
Professor Dr. Alfred Meixner, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Auf der Morgenstelle 8, 72076 Tübingen, Tel.: 07071/29-76903, E-Mail: alfred.meixner(at)uni-tuebingen.de
Eberhard Karls Universität Tübingen
Hochschulkommunikation
Abteilung Presse und Forschungsberichterstattung
Michael Seifert
Wilhelmstr. 5 · 72074 Tübingen
Tel.: 0 70 71 · 29 · 7 67 89 · Fax: 0 70 71 · 29 · 5566
E-Mail: michael.seifert@uni-tuebingen.de

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de/Meixner/press.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Maschinelles Lernen im Quantenlabor
19.01.2018 | Universität Innsbruck

nachricht Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt
17.01.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: 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