Lächelnder Krebs mit Zylinder im Labor

Bachelor- und Masterarbeiten

Lächelnder Krebs mit Zylinder im Labor
Grafik: Christian Zwick

Master- oder Bachelorarbeit: Orbitalstruktur von funktionalisierten Molekülen

Pentacen-Derivate Pentacen-Derivate Grafik: Maximilian Schaal

Das organische Molekül Pentacen (Pen) ist bekannt für seine elektronischen Eigenschaften, welche zum Beispiel in organischen Feldeffekt-transistoren und Leuchtdioden genutzt werden. Die elektronischen Eigenschaften werden unter anderem von den Molekülorbitalen bestimmt. Diese können wir mit Hilfe einer besonderen Methode aus der Photoelektronenspektroskopie untersuchen. Wir interessieren uns im Rahmen dieser Arbeit insbesondere dafür, wie sich die Signatur der Orbitale auf Grund von Modifikationen des Moleküls durch die Substitution von Wasserstoff durch Sauerstoff ändert. Daher ist es Aufgabe des Studierenden, einzelne Monolagen von Pen, P2O und P4O auf einem Ag(110) Einkristall zu präparieren und mit Methoden der Oberflächenphysik zu untersuchen. Hierbei steht vor allem die strukturelle Charakterisierung mittels niederenergetischer Elektronenbeugung (LEED) und Rastertunnelmikroskopie (STM) sowie der elektronischen Eigenschaften mittels winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie (ARPES) im Vordergrund. Teile dieses Themas können auch im Rahmen einer Bachelorarbeit erforscht werden.

Bachelor- oder Masterarbeit: Etablierung der Abscheidung eines für die Arbeitsgruppe neuen Moleküls

Vergleich von verschiedenen Molekülen Vergleich von verschiedenen Molekülen Grafik: Felix Otto

Die physikalischen Eigenschaften des organischen Moleküls DBP wurden in der Arbeitsgruppe bereits für die Adsorption auf mehreren verschiedenen Substraten untersucht. Dabei traten immer wieder interessante und auch überraschende Ergebnisse zu Tage, wie beispielsweise dessen geometrische Flexibilität. Daher planen wir, verwandte Moleküle im Hinblick auf strukturelle, optische und elektronische Eigenschaften zu untersuchen und diese mit den bereits gewonnenen Ergebnissen für DBP zu vergleichen. Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen dazu erste Versuche zur Abscheidung von TBPe oder Pe durchgeführt werden. Startpunkt soll dabei das Studium der optischen Eigenschaften auf Glimmer und das Wachstum auf Ag(111) sein. Diese beiden Substrate bieten gute Referenzpunkte zur Anknüpfung an eigene Arbeiten wie auch bereits veröffentlichte Literatur. Anwendungsgebiete von dünnen Schichten der beteiligten Moleküle sind die organische Elektronik, wie beispielsweise Leuchtdioden oder Solarzellen.

Bachelorarbeit: Charakterisierung von organischen Molekülen auf Blauem Phosphoren

Molekül auf blauem Phosphoren Molekül auf blauem Phosphoren Grafik: Maximilian Schaal

Seit der Entdeckung von Graphen im Jahre 2004 wurden eine Vielzahl von weiteren 2D-Materialien bereits etabliert, und ihre Anzahl steigt kontinuierlich an. 2D-Materialien zeichnen sich durch ihre einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften aus, welche sich von ihren 3D-Vertretern unterscheiden. Aus diesem Grund sind diese Materialien vielversprechende Bestandteile für die Herstellung neuartiger optoelektronischer Bauelemente. Vor allem die Kombination aus 2D-Materialien mit organischen Molekülen ist ein aktueller Forschungsbereich der Oberflächenphysik.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollen die strukturellen, elektronischen und optischen Eigenschaften von Heterostrukturen, bestehend aus dem 2D-Material "Blaues Phosphoren" und dem organischen Molekül Pentacen, untersucht werden. Pentacen ist ein häufig eingesetztes aromatisches Molekül, welches sowohl in der Grundlagenforschung als auch zur Herstellung von organischen Bauelementen verwendet wird. Zur Untersuchung steht ein vielfältiges Portfolio an oberflächensensitiven Messmethoden zur Verfügung, wie z.B. die niederenergetische Elektronenbeugung (LEED), Rastertunnelmikroskopie (STM), differentielle Reflexionsspektroskopie (DRS) und Photoelektronenspektroskopie (PES).

Masterarbeit: Funktionalisierte Spitzen im STM/AFM

Rastersondenmikroskopie Rastersondenmikroskopie Grafik: Christian Zwick

Rastertunnel- bzw. Rasterkraftmikroskopie (STM bzw. AFM) wird benutzt, um die Struktur von Oberflächen und darauf abgeschiedenen organischen Molekülen hochaufgelöst abzubilden. In einem kombinierten STM/AFM, wie es auch in unserer Arbeitsgruppe zum Einsatz kommt, verwendet man oft funktionalisierte metallische Spitzen. Neuere Literaturberichte zeigen exzellente Abbildungseigenschaften und stabile Spitzen, wenn diese am vordersten Ende mit Kupferoxid (CuOx) funktionalisiert werden. Damit erhält man Einblicke in die abzubildenden organischen Moleküle, die im reinen STM-Betrieb aufgrund der ausgedehnten Molekülwellenfunktionen nicht möglich wären. Das Ziel der Arbeit ist die Herstellung von CuOx-terminierten Spitzen im STM/AFM – in Anlehnung an die publizierten Verfahren – sowie die eingehende Charakterisierung der damit realisierbaren Abbildungseigenschaften. Bei erfolgreicher Präparation der Spitze sollen anschließend verschiedene organische Molekülschichten (z.B. unterschiedliche Quinone) untersucht werden, deren genaue Ausrichtung auf Substraten wie Ag(111) oder Cu(111) von besonderem Interesse ist. Da die physikalischen Eigenschaften organischer Materialien empfindlich von der mikroskopischen Struktur abhängen, sind hochauflösende Strukturuntersuchungen der Schlüssel zum Verständnis und damit enorm wichtig.

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