Oberflächengestützte Assemblage von 3-D Koordinationsarchitekturen mit spintronischen Eigenschaften
| Konsortium: | Dr. Anthoula C. Papageorgiou, München Technische Universität München Lehrstuhl für Experimentalphysik (E20) - Oberflächen- und Grenzflächenphysik |
| Dr. Svetlana Klyatskaya, Karlsruhe Karlsruher Institut für Technologie Institut für Nanotechnologie | |
| Prof. Dr. Johannes V. Barth, München Technische Universität München Lehrstuhl für Molekulare Nanowissenschaften & Chemische Physik von Grenzflächen | |
| Prof. Dr. Mario Ruben, Karlsruhe Karlsruher Institut für Technologie Institut für Nanotechnologie | |
| Projekt: | Oberflächengestützte Assemblage von 3-D Koordinationsarchitekturen mit spintronischen Eigenschaften |
| Zusammenfassung: | Im Rahmen von COORNETs zielen wir auf den Aufbau von robusten 3-D spintronischen Koordinationsnetzwerken an wohldefinierten Grenzflächen unter Ultrahochvakuumbedingungen. Die 3-D Selbstassemblage erfolgt durch Metall-Ligandenwechselwirkungen zwischen massgeschneiderten molekularen Bausteinen und magnetisch aktiven Metallzentren zur Herstellung con funktionellen Nanoarchitekturen. Wir planen insbesondere das Engineering von templat-gesteuerten Koordinationsnetzwerken mit verschiedenen magnetischen Eigenschaften durch Einbau von (i) Fe(II) basierten Spinübergangsverbindungen und (ii) Lanthanid-basierte molekulare Magnetelemente. Ausserdem wird das gezielte Füllen der Kavitäten zur Generation einer elektrischen Leitfähigkeit führen durch (i) Einbindung von TCNQ-Spezies oder (ii) Elektropolymerisation von NC-Monomeren. Aufgrund der Spinstreuung von Leitungselektronen an den magnetisch aktiven Zentren der Netzwerkgerüste wird ein Zugang zu koordinativen spintronischen Nanoarchitekturen erwartet. Darüber hinaus werden photoschaltbare Eigenschaften auf der Basis von des the light-induced excited spin-state trapping (LIESST) von Spinübergangsverbindungen oder Übergansmetall-/Lanthanid-Porphyrinen generiert. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften und das funktionelle Verhalten der erzeugten oberflächengestützten Netzwerke werden erfasst durch Rastertunnelmikroskopie und –spektroskopie (STM/STS), hochaufgelöste Röntgenspektroskopie , X-ray magnetic circular dichroism (XMCD), sowie weitere anspruchsvolle komplementäre Methoden. Input: Unsere Kooperation beinhaltet eine ausgefeilte Expertise bezüglich der Selbstassemblage und Charakterisierung von Molekül-basierten Koordinations- bzw. kovalenten Netzwerken an Oberflächen (mit mehr als 25 gemeinsamen Publikationen über die letzte Dekade). Gegenwärtig sind wir insbesondere an spintronischen Materialien und Netzwerken interessiert, inklusive deren strukturellen, elektronischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften. Die relevante Ausgewiesenenheit basiert auf der Konzeption von massgeschneiderten molekularen Bausteinen und Assemblage-Protokollen zur Steuerung von Grenzflächenprozessen und -strukturbildung. Die strukurelle, elektronische und magnetische Charakterisierung erfolgt hauptsächlich durch eine Kombination von STM/STS- mit Röntgenspektroskopie-Techniken. Erwarteter Output: Wir erwarten die Herstellung einer neuen Klasse von spintronischen Koordinationsnetzwerken mit einzigartigen Funktionseigenschaften, insbesondere umfassend (i) schaltbare magnetische Eigenschaften basierend auf Spinübergangsverbindungen, (ii) photoresponsives Verhalten mit Tetrapyrrolbausteinen; kombiniert mit (iii) elektrische Leitfähigkeit durch Auffüllen der Poren von Koordinationsgerüsten mit CN-substituierten Derivaten. |
| Publikationen: | S. Klyatskaya, F. Klappenberger, U. Schlickum, D. Kühne, M. Marschall, J. Reichert, R. Deckert, W. Krenner, G. Zoppellaro, H. Brune, J. V. Barth, M. Ruben "Surface-Confined Self-Assembly of Di-carbonitrile Polyphenyls" Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1230-1240 DOI: 10.1002/adfm.201001437 |
| W. Auwärter, D. Écija, F. Klappenberger, J. V. Barth "Porphyrins at Interfaces" Nat. Chem. 2015, 7, 105-120 DOI: 10.1038/nchem.2159 | |
| A. C. Papageorgiou, S. Fischer, S. C. Oh, Ö. Sağlam, J. Reichert, A. Wiengarten, K. Seufert, S. Vijayaraghavan, D. Écija, W. Auwärter, F. Allegretti, R. G. Acres, K. C. Prince, K. Diller, F. Klappenberger, J. V. Barth "Self-Terminating Protocol for an Interfacial Complexation Reaction in Vacuo by Metal–Organic Chemical Vapor Deposition" ACS Nano 2013, 7, 4520-4526 DOI: 10.1021/nn401171z | |
| M. Urdampilleta, S. Klyatskaya, J. P. Cleuziou, M. Ruben, W. Wernsdorfer "Supramolecular Spin Valves" Nat. Mater. 2011, 10, 502-506 DOI: 10.1038/nmat3050 | |
| I. Šalitroš, O. Fuhr, A. Eichhofer, R. Kruk, J. Pavlik, L. Dlháň, R. Boča, M. Ruben "The Interplay of Iron(II) Spin Transition and Polymorphism" Dalton Trans. 2012, 41, 5163-5171 DOI: 10.1039/c2dt11906d |