FOR 1878: funCOS - Funktionale molekulare Strukturen auf komplexen Oxidoberflächen
Coordinator
Professor Dr. Jörg Libuda
Grant period
2013 - 2023
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)214951840
Note: Funktionale Molekülfilme stellen einen zentralen Baustein zahlreicher Zukunftstechnologien dar, mit möglichen Anwendungsfeldern in der molekularen Elektronik, in der Konversion von Solarenergie, der Katalyse, der Sensorentwicklung sowie der Entwicklung biokompatibler Grenzflächen. Ungeachtet dieses Anwendungspotentials sind die Eigenschaften von Molekül-Oxid-Grenzflächen auf atomarer Ebene bislang kaum verstanden. Während oberflächenwissenschaftliche Untersuchungen detaillierte Einblicke in die organischen Filmbildung auf Metallen liefern konnten, gab es bis zum Start der Forschergruppe funCOS nur wenige entsprechende Arbeiten an Oxidgrenzflächen; dies ist eine Situation, die wir als Materials Gap im Bereich der organischen Dünnfilmforschung bezeichnen.Die Forschergruppe funCOS trat im November 2013 mit den Ziel an, diese Lücke zu schließen und so die Basis für eine wissensbasierte Erzeugung funktionaler organischer Filme auf Oxidoberflächen zu legen. Unsere Vision besteht in der Gestaltung funktionaler Moleküllandschaften mit struktureller Kontrolle auf der Nanometerskala.funCOS verfolgt dabei eine wissensbasierte Strategie, ausgehend von einem oberflächen-wissenschaftlichen Ansatz. Die Forschergruppe besteht aus sechs Teilprojekten unter Beteiligung von 15 führenden Arbeitsgruppen aus den experimentellen und theoretischen Oberflächen- und Grenzflächenwissenschaften. Sie zielt darauf ab, eine Wissensbasis für das Design komplexer organisch-oxidischer Grenzflächen bereitzustellen. Um maximale Kohärenz zwischen den Teilprojekten sicherzustellen, wurde eine Bibliothek prototypischer Oxidmaterialien und Moleküle definiert. Anhand dieser Systeme wird untersucht, wie organische Moleküle an atomar definierten Oberflächenplätzen anbinden, wie dabei Selektivität erreicht werden kann, wie die Energetik der Systeme gesteuert wird, um das Filmwachstum zu kontrollieren, und wie sich so physikalische und chemische Eigenschaften steuern lassen.Nachdem in der ersten Förderperiode ein grundlegendes Verständnis einfacher Molekülfilme auf einfachen Oxidoberflächen erreicht wurde, ist damit die Basis für die Untersuchung komplexerer Systeme gelegt. In der zweiten Förderperiode wird funCOS vier besondere Herausforderungen adressieren: (i) den Wissenstransfer von einfachen Modellsystemen zu komplexen organischen Filmen, (ii) die Kopplung oberflächenwissenschaftlicher Untersuchungen unter Idealbedingungen mit Studien unter Realbedingungen (bei Umgebungsdruck und in Flüssigphase), (iii) die unabhängige Kontrolle von Molekül-Oberflächen- und Molekül-Molekül-Wechselwirkungen, (iv) die Erzeugung nanostrukturierter Filme durch selektive Anbindung funktionaler Moleküle an spezifische Oberflächenatome und -strukturen. Auf diese Weise wird funCOS zu einem grundlegenden Verständnis der Molekül-Oxid-Grenzfläche beitragen mit dem Ziel, gezielte Synthesen organisch-oxidischer Hybridsysteme mit maßgeschneiderten Grenzflächeneigenschaften zu ermöglichen.
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