Porphyrine – elektronische Eigenschaften der molekularen Alleskönner entschlüsselt
Jülich/Graz/Triest, 25. August 2017. Porphyrine spielen in vielen biologischen Systemen eine wichtige Rolle - etwa beim Sauerstofftransport im menschlichen Körper oder bei der Fotosynthese. Gleichzeitig gilt das organische Molekül als vielversprechender Kandidat für vielfältige technische Anwendungen. Porphyrine sind äußerst vielseitige Moleküle, die unterschiedliche elektronische, magnetische und räumliche Zustände einnehmen können. Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich, der Karl-Franzens Universität Graz und der Universität von Triest haben nun erstmals im Detail die grundlegenden elektronischen Eigenschaften eines Nickel-Porphyrin-Komplexes auf einem Kupfersubstrat entschlüsselt. Sie konnten zeigen, wie sich die Geometrie des Moleküls durch die Adsorption auf dem Substrat ändert und einen unerwartet großen Ladungstransfer zwischen den Materialien beobachten. Die Erkenntnisse sollen zum Design von künftigen organischen Solarzellen oder molekularen Schaltern beitragen.
Das Verhalten der Elektronen an der Grenzfläche von Porphyrinen und metallischen Trägersubstraten ist von großer Bedeutung für entsprechende technische Anwendungen, die in der Regel aus mehreren organischen und metallischen Schichten aufgebaut sind. Um neue Erkenntnisse zu erlangen, haben die Wissenschaftler aus Jülich und Triest zunächst eine ultradünne Schicht (< 1 Nanometer) von Nickel-Tetraphenyl-Porphyrin auf ein Kupfersubstrat aufgedampft. Die atomare Struktur untersuchten sie mithilfe eines Rastertunnelmikroskops und mittels Photoemissions-Tomographie am Synchrotron Elettra in Triest. Durch eine eine in den letzten Jahren in Graz und Jülich entwickelte Methode gelang es ihnen zudem, die energetische Lage sowie die räumliche Struktur einzelner Molekülorbitale detailliert zu bestimmen.
Originalpublikation:
G. Zamborlini, D. Lüftner, Zh. Feng, B. Kollmann, P. Puschnig, C. Dri, M. Panighel G. Di Santo, A. Goldoni, G. Comelli, M. Jugovac, V. Feyer, and C. M. Schneider; DOI: 1 0.1038/s41467-017-00402-0.
Multi-orbital charge transfer at highly oriented organic/metal interfaces;
Nature Communications (2017),
Weitere Informationen:
Vollständige Fassung (engl.) “Molekulare Alleskönner”
Pressemitteilung der Universität Graz vom 25. August 2017
Pressemitteilung vom 5. Oktober 2015 „Das Unsichtbare sichtbar machen: Forscher messen Elektronenorbitale von Molekülen in 3D“
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Prof. Dr. Claus M. Schneider
Forschungszentrum Jülich, Peter Grünberg Institute (PGI-6)
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