Materialwissenschaften

Das längste Acen, das je synthetisiert wurde

Wissenschaftlern der TU Dresden und der Universität Santiago de Compostela ist es gelungen, mit Decacen das bisher längste Acen zu synthetisieren. Diese Verbindungen verfügen über einzigartige elektronische Eigenschaften.

STM-Abbildung eines einzelnen Decacen-Moleküls. (© TUD)

Acene sind Moleküle, die durch die lineare Verschmelzung von kohlenstoffhaltigen Sechsecken, sogenannten Benzolringen, gebildet werden. Trotz ihrer strukturellen Einfachheit haben diese Moleküle dank ihrer elektronischen Eigenschaften große Aufmerksamkeit erregt. Zum Beispiel gilt Pentacen, das ein Mitglied der Familie mit fünf linearen Ringen ist, als einer der wichtigsten organischen Halbleiter zur Herstellung von photoelektronischen Geräten. Jedoch haben größere Acene interessante Eigenschaften, von denen die Wissenschaftler bereits seit Jahrzehnten begeistert sind. Allerdings sind große Acene instabile Moleküle, die in natürlichen Rohstoffen nicht vorkommen.

Die naheliegende Alternative besteht darin, diese Moleküle durch chemische Synthese herzustellen, aber dieser Ansatz wird umso schwieriger, je länger das Molekül wird. Tatsächlich ist es so, dass Nonacen (neun Ringe linear verschmolzene Ringe) seit dem Jahr 2010 als das bisher größte untersuchte Acen galt.

In einer neuen wissenschaftlichen Publikation haben Wissenschaftler des Institutes für Materialwissenschaft und Nanotechnik der Technischen Universität Dresden TUD (Prof. Gianaurelio Cuniberti) und des Forschungszentrums CiQUS (Universität Santiago de Compostela) nun die erstmalige Herstellung von Decacen beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Molekül, das durch die lineare Verschmelzung von zehn Benzolringen gebildet wird und somit das längste Acen ist, das je hergestellt wurde. Während der Forschungskooperation unter der Leitung von Dr. Francesca Moresco (TUD) und Prof. Diego Peña (CiQUS) haben Chemiker des Forschungszentrums CiQUS stabile Decacen-Vorstufen mittels chemischer Lösungen hergestellt. Physiker der TUD haben diese Vorstufen zur Herstellung von Decacen auf einer Goldoberfläche unter Ultrahochvakuum eingesetzt, um die extrem reaktive Verbindung so zu stabilisieren. Daraufhin wurden einzelne Decacen-Moleküle durch hochauflösende Rastertunnelmikroskopie (Scanning Tunneling Microscopy, STM) sichtbar gemacht.

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Europäische Forschungszusammenarbeit

Das Ergebnis dieser Arbeit zeigt, dass durch die Zusammenarbeit von Synthesechemikern und Oberflächenwissenschaftlern seit Langem bestehende Herausforderungen der Chemie gelöst werden können, wie durch dieses gemeinsame Projekt bewiesen wurde. Die Forschungsstudie wurde im Rahmen des EU-Projektes PAMS gefördert, das auf die Herstellung von elektronischen Geräten in Nanogröße (Planar Atomic und Molecular Scale Devices) ausgerichtet ist. Die an diesem Projekt beteiligten Wissenschaftler haben ihre Veröffentlichung Prof. Erich Clar gewidmet, welcher weithin als Pionier auf dem Gebiet der Acene-Chemie anerkannt ist.

Veröffentlichung

J Krüger et al, Angew. Chem. Int. Ed., 2017, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201706156/epdf.

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