Ge(001) before and after gold evaporation and annealing
Kernel of the 4-probe microscope (left), crushed tip on Si surface (middle), two STM tips over gold structures on Ge(001) surface

Project supported by the National Science Centre (formerly by the Polish Ministry of Science and Higher Education) under the polish title:

“Funkcjonalizacja powierzchni półprzewodników i izolatorów poprzez adsorpcję i samoorganizację molekuł organicznych oraz manipulację w skali atomowej”

contract number: 1802/B/H03/2010/38 (registration number N N202 180238) for years 2010-2013

Tematem projektu będą badania procesów adsorpcji i samoorganizacji molekuł organicznych na powierzchni półprzewodników i izolatorów prowadzące do wytworzenia nanostruktur nadających powierzchni nowe właściwości i umożliwiających pełnienie wyspecjalizowanych zadań w wielu dziedzinach nauki i praktyki. Dodatkowo przedstawione będą przykłady manipulacji w skali atomowej pozwalającej na dalszą modyfikację architektury powstających układów molekularnych, oraz możliwości sterowania samoorganizacją molekuł poprzez użycie podłoży o odpowiedniej, wcześniej przygotowanej fakturze powierzchni.

W ramach zadań projektu przewidujemy wytworzenie i charakteryzację nanostruktur molekularnych (od indywidualnych molekuł organicznych poprzez struktury drutów molekularnych, dwuwymiarowych sieci i wysp molekularnych, aż do jedno i wielowarstwowych warstw epitaksjalnych) zakotwiczonych na anizotropowych powierzchniach zrekonstruowanych materiałów o stosunkowo wysokiej przerwie wzbronionej, takich jak ditlenek tytanu, tlenek cynku i bromek potasu. Powierzchnie te będą także poddane nanostrukturyzacji wiązką elektronową i jonową celem uzyskania struktur o wieloskalowym uporządkowaniu. Przewidujemy zastosowanie molekuł specjalnie zaprojektowanymi dla potrzeb elektroniki molekularnej przez współpracującą z nami grupę syntetyków organicznych z ośrodka CEMES - CNRS w Tuluzie (dr Andre Gourdon, tak zwane molekuły typu "Landers") oraz molekuł dostępnych komercyjnie, pełniących funkcję ligandów (molekuły kwasu tereftalowego, bipirydyny i podobne) i pozwalających na konstrukcję na powierzchni bardziej skomplikowanych struktur warstwowych, np. struktur metaloorganicznych. Szczególnie interesującym rodzajem molekuł są heliceny, molekuły związków aromatycznych wykazujące charakterystyczną chiralność, które uzyskamy dzięki współpracy z chemikami z Instytutu Chemii Organicznej i Biochemii w Pradze (Dr. Irena Stara i Dr. Ivo Stary).

W wyniku badań chcemy otrzymać zestaw parametrów kontrolujących procesy samoorganizacji wybranych struktur, oraz praktyczne przepisy otrzymywania szablonów krystalicznych dla syntezy tych struktur. Osobnym zagadnieniem będzie charakteryzacja wytwarzanych nanostruktur molekularnych pod względem ich właściwości morfologicznych i elektronowych. W tym celu oprócz konwencjonalnie stosowanej mikroskopii i spektroskopii prądu tunelowego (STM, STS), które w naturalny sposób mają ograniczone zastosowanie w przypadku materiałów o dużej przerwie wzbronionej, zastosujemy unikalne możliwości bezkontaktowej (tzw. "dynamicznej") mikroskopii sił atomowych (DFM) i spektroskopii sił w oparciu o pomiary zależności "siła odległość". Do pełnego zrozumienia wyników mikroskopowych i klarownej interpretacji konieczne jest modelowanie teoretyczne badanych układów. Planowane obliczenia obejmują znalezienie potencjału krótkozasięgowego oddziaływania pomiędzy ostrzem AFM a powierzchnią z zaadsorbowanymi molekułami (krzywe siła-odległość) na podstawie zmierzonych eksperymentalnie wartości zmian częstości drgań układu ostrze plus dźwignia dynamicznego mikroskopu sił (DFM), obliczenia struktury elektronowej układu obejmującego badaną powierzchnię oraz zaadsorbowane molekuły, co w konsekwencji pozwoli określić strukturę geometryczną układu. Otrzymany model adsorpcji molekuł na powierzchni zostanie następnie wykorzystany do wygenerowania przewidywanego obrazu STM. W końcowej fazie projektu zostanie podjęta próba symulacji obrazów nc-AFM wykorzystująca wcześniej otrzymaną geometrię adsorpcji.

March 2010- March 2013

joomla template 1.6