Vertiefung der Entwicklung alternativer Polyoxometallat basierter Datenspeichermaterialien am IOM

Antrag auf Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt

Durch die Kombination von Fortschritten auf den Gebieten der Polyoxometallatchemie, der dynamischen kovalenten Chemie an der Oberfläche, den Oberflächenfunktionalisierungs-techniken und dem Ion-Softlanding sollen oberflächengestützte Überstrukturen mit regelmäßig angeordneten POMs erzielt werden.

Die DFG stellt für das Projekt„Aufbau kovalenter Polyoxometallat-Netzwerke (CPNs) auf Oberflächen als alternative Datenspeichermaterialien“ (Akronym: CovPOMNet) Mittel in Höhe von 317.100 Euro zur Verfügung, um die Forschung auf dem Forschungsgebiet „Schaltbare molekular-funktionalisierte Oberflächen“ in den nächsten drei Jahren voranzutreiben. Das interdisziplinäre Vorhaben zielt darauf ab, das Potential der dynamischen Chemie (Dynamic covalent chemistry, DCC) an Oberflächen für die Bildung von CPNs, d.h. selbstassemblierenden, eindimensionalen (1D) und zweidimensionalen (2D) Imin-basierten Überstrukturen, die aus hochgeordneten Polyoxometallat-Einheiten (POMs) bestehen, zu untersuchen. Synthetisch verfügbare bis-Amin- und bis-Aldehyd-reaktive Hexavanadat-Derivate sollen als bis-funktionalisierte Monomere eingesetzt werden, um die Herstellung von Matrizes mit regelmäßig angeordneten, schaltbaren Moleküleinheiten zu ermöglichen. Um die effizienteste Strategie zur Herstellung dieser Strukturen zu finden, sind umfangreiche Studien mit zwei verschiedenen Ansätzen geplant: (1) oberflächeninduzierte Selbstassemblierung an der für kovalente organische Gerüste (COFs) etablierten Oberfläche-Flüssigkeits-Grenzfläche und (2) die atomeffiziente und präzise kontrollierte Methode des Ion-Soft-Landings. Die hergestellten Oberflächenüberstrukturen werden mit mikroskopischen (STM und LC-AFM) und spektroskopischen (FTIR und XPS) Methoden untersucht. Zusätzlich werden elektrische Messungen an molekularen (STS) und nanoskaligen (LC-AFM) Arrays durchgeführt, um Aufschluss über die Schalteigenschaften von in CPN-Arrays eingebetteten Hexavanadat-Gerüsten zu erhalten. Diese Messungen sollen die grundlegende Frage nach der Wechselwirkung zwischen den Strukturparametern von CPN und den elektronischen Eigenschaften der einzelnen molekularen Schalteinheiten beantworten. Die erzielten Ergebnisse sollen ein neues Konzept für oberflächengestützte reguläre CPNs realisieren und damit nicht nur grundlegend neue Erkenntnisse über das Selbstorganisationsverhalten anionischer POMs auf Oberflächen liefern, sondern auch die Entwicklung großflächiger, reaktionsfähiger, molekular adressierbarer Elektronik vorantreiben.

Kontakt:
Dr. Stanislav Petrovskii
Wissenschaftlicher Mitarbeiter / Synthese stimuliresponsiver molekularer Metallkomplexe
E-Mail: stanislav.petrovskii(at)iom-leipzig.de

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