17 feb. 1999
2 minuten
Een internationaal team van wetenschappers, geleid door dr. Georg Heimel en prof. Norbert Koch van het HZB en de Humboldt universiteit in Berlijn heeft uitgezocht hoe het komt dat sommige organische materialen een beter contact maken met metalen dan andere. Daardoor hopen ze de contactlagen tussen metalen elektroden en actieve metalen in organische elektronica effectiever te kunnen verbeteren.
Het was tot nu toe vrijwel onmogelijk om te voorspellen welke moleculen het geschiktst zouden zijn voor de taak. In principe moesten ze worden geselecteerd door trial-and-error. "We werken al een paar jaar aan dit vraagstuk, maar door een combinatie van verschillende experimentele methoden en theoretische berekeningen zijn we nu tot een slotplaatje gekomen", verklaart Georg Heimel.
Synchrotron
Het team onderzocht systematisch verschillende typen moleculen, telkens gebaseerd op dezelfde keten van aromatische koolstofringen. Slechts op een enkel detail verschilden ze van elkaar: het aantal aan de ruggengraat van het molecuul gekoppelde zuurstofatomen. Deze gemodificeerde moleculen werden aangebracht op de gebruikelijke contactmaterialen – goud, zilver en koper. Met foto-elektronenspectroscopie (UOS en XPS) in synchrotron Bessy II van het HBZ konden de chemische bindingen worden geïdentificeerd die zich vormden tussen het metaaloppervlak en de moleculen. Ook konden de energieniveaus van de geleidingselektronen worden gemeten.
Structuur verandert
Collega’s van de universiteit van Tübingen bepaalden de exacte afstand tussen de moleculen en het metaal, met behulp van staande-golf röntgenmetingen – ook weer met een synchrotron-stralingsbron, maar nu van ESRF in Grenoble. Daar bleek dat bij contact tussen de zuurstofatomen aan de moleculen en een aantal van de metalen, de interne structuur van de moleculen verandert en wel zodanig dat zij hun halfgeleidende eigenschappen verliezen en in plaats daarvan de metallische eigenschappen van het oppervlak aannemen. Dit effect werd niet waargenomen bij de ‘kale’ molecule zonder gekoppelde zuurstofatomen. Door te bekijken welke moleculen op welke metalen zo drastisch veranderden, konden richtlijnen worden afgeleid.
"We hebben nu aardig goed door hoe moleculen er uit zouden moeten zien en wat hun eigenschappen moeten zijn om een goede mediator te zijn tussen actieve organische materialen en metalen. Of, zoals wij het zeggen: goed in het vormen van zachte metallische contacten". zegt Heimel.
Bij het onderzoek zijn deskundigen betrokken van diverse universiteiten in Duitsland, onderzoeksinstituten in Suzhou (China), Iwate en Chiba (Japan) en ESRF (Frankrijk).
Anderen lazen ook
