Molekulare Manipulation

Das Bannerbild zeigt eine molekulare Schicht, welches mit einem Rastersondenmikropskop aufgenommen wurde, das von einem autonomen Lernagenten gesteuert wird.

Über

Wir untersuchen die Manipulation und Kontrolle einzelner Moleküle mit der Spitze eines Rastersondenmikroskops (SPM). Richtig angeordnet könnten solche Moleküle die Grundlage für künftige elektronische oder Quantenschaltungen bilden. Wir befassen uns mit den wichtigsten Herausforderungen der SPM-basierten molekularen Manipulation in einem interdisziplinären Ansatz, der Experimente, Simulationen, maschinelles Lernen und Kontrolltheorie umfasst.

Diese Forschung wird durch einen ERC Starting Grant finanziert.

Forschungsthemen

  • Lernen und Kontrolle für die molekulare Nanofabrikation
  • Theorie der molekularen Manipulation
  • Raster-Quantenpunkt-Mikroskopie (SQDM)
  • Herstellung von Quantenstrukturen im atomaren Maßstab

Kontakt

Dr. Christian Wagner

PGI-3

Gebäude 02.4w / Raum 332

+49 2461/61-3538

E-Mail

Mitglieder

Dr. Mong-Wen GuPostdoc at Peter Grünberg Institute (PGI-3) Gebäude 02.4w / Raum 126+49 2461/61-6362
Nyein SoePhD student at Peter Grünberg Institute (PGI-3) Gebäude 02.4w / Raum 239+49 2461/61-6977

Research

a

Lernen und Kontrolle für die molekulare Nanofabrikation

Um den Bereich der SPM-basierten Herstellung molekularer Nanostrukturen voranzubringen, führen wir maschinelles Lernen und Kontrolltheorie in diesen Bereich ein. So leisteten wir beispielsweise Pionierarbeit bei der autonomen Nanofabrikation mithilfe eines Agenten für verstärkendes Lernen und kombinierten maschinelles Lernen und Kontrolltheorie, um molekulare Konformationen während der Manipulation aufzudecken und die Rasterquantenpunktmikroskopie zu beschleunigen.

a

Theorie der molekularen Manipulation

Mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie und molekularmechanischer Simulationen untersuchen wir die Eigenschaften metastabiler molekularer Konformationen, die durch Einzelmolekülmanipulation mit Rastersondenmikroskopen (SPM) erzeugt werden.

a

Raster-Quantenpunkt-Mikroskopie (SQDM)

Unsere Experimente zur Manipulation von Einzelmolekülen haben uns zur Entdeckung einer neuen Rastersonden-Technik geführt, mit der sich nanoskalige Veränderungen des elektrostatischen Potenzials von Oberflächen mit sehr hoher Empfindlichkeit und räumlicher Auflösung abbilden lassen.

a

Herstellung von Quantenstrukturen im atomaren Maßstab

Durch den Einsatz von SPM für die kontrollierte Manipulation von Einzelmolekülen und Atomen suchen wir nach neuen Wegen zur Herstellung von Oberflächenstrukturen, deren Quanteneigenschaften für grundlegende Untersuchungen der Quantenverschränkung genutzt werden können, was möglicherweise zu künftigen Anwendungen in der Quantentechnologie führt.

Publikationen
  • R. Bolat, J. M. Guevara, P. Leinen, M. Knol, H. H. Arefi, M. Maiworm, R. Findeisen, R. Temirov, O. T. Hofmann, R. J. Maurer, F. S. Tautz, and C. Wagner, “Electrostatic potentials of atomic nanostructures at metal surfaces quantified by scanning quantum dot microscopy”, Nat. Commun. 15, 2259 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46423-4
  • J. Scheidt, A. Diener, M. Maiworm, K.-R. Müller, R. Findeisen, K. Driessens, F. S. Tautz, and C. Wagner, “Concept for the real-time monitoring of molecular configurations during manipulation with a scanning probe microscope”, J. Phys. Chem. C 127, 13817 (2023). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c02072
  • V. G. Ruiz, C. Wagner, F. Maaß, H. H. Arefi, S. Stremlau, P. Tegeder, F. S. Tautz, and A. Tkatchenko, “Accurate quantification of the stability of the perylenetetracarboxylic dianhydride on Au(111) molecule–surface interface”, Comm. Chem. 6, 136 (2023). https://doi.org/10.1038/s42004-023-00925-2

Letzte Änderung: 01.08.2025
#uk-e-fg-portal#uk-e-pof-fb-information-nacip-t1PoFMolekulare Manipulation