Oberflächenuntersuchungen von adsorbierten und funktionalisierten, mehrkernigen Übergangsmetallkomplexen

Abstract

Das Forschungsfeld des Einzelmolekülmagnetismus entwickelt sich momentan verstärkt in eine Richtung, in der das Wissen über die zielgerichtete und adressierbare Auftragung von einzelnen Molekülen im Nanometer-Bereich essentiell ist. Das Hauptziel hierbei ist es die Vorteile der Eigenschaften des Einzelmolekülmagneten (SMM) bei einem angelegten externen Magnetfeld auszunutzen, wenn diese magnetischen Systeme auf der Oberfläche adsorbiert vorliegen. Dies würde vor allem die Anwendung der Festplattentechnologie immens voranbringen, da hierdurch die magnetischen Domänen durch einzelne Moleküle miniaturisiert werden könnten. Folglich wären verbesserte und wesentlich effizientere Festplatten mit höherer Speicherkapazitäten möglich. Die gezielte und adressierbare Oberflächenauftragung dieser magnetischen Molküle ist ein wichtiges Ziel, um die Anwendung solcher Systeme realisieren zu können. Ein vielversprechender Ansatz dieser Arbeit zur Erhaltung der magnetischen Eigenschaften und der einheitlichen Orientierung adsorbierter Spinsysteme ist die Funktionalisierung von heteronuklearen spintragenden „ferric wheels“ oder heteronuklearen, lanthanoidhaltigen (Dy3+ oder Sm3+) Metallakronen. Die dysprosiumhaltigen Metallakronen können hierbei als SMMs charakterisiert werden. Durch eine Substitution der Phenol- oder alternativ der Pyridinliganden in der para-Position wird die einheitlich gerichtete Funktionalisierung dieser magnetischen Moleküle ermöglicht. Hierzu wurden in dieser Arbeit verschieden funktionalisierte Verbindungen synthetisiert und erfolgreich als Feststoffe charakterisiert. Zudem wurden diese Verbindungen mittels Physisorption (drop casting Methode) bzw. Chemisorption (Hydrosilylierung) auf Oberflächen aufgetragen, um mittels diverser Oberflächenuntersuchungsmethoden (STM, AFM, XAS, XPS, XMCD) charakterisiert zu werden.

The research field of SMMs (single molecule magnets) is increasingly heading to a direction where the know-how about the deposition of these nanoscale objects on surfaces is essentially demanded. The ulterior motive is to take advantage out of the SMMs properties in an applied external field, when adsorbed on surface, for data storage devices requiring the miniaturization of their magnetic regions. Therefore the improving of the storage capacity compared to the hard disk drives sold on the current market would be generated. Thus the controlled organisation of these magnetic molecules, in other words the directed orientation of the adsorbed magnetic molecules on the substrate, is the key-factor for further applications. The promising approach of this project for the unique orientation and the maintaining of the magnetic properties concerning multinuclear systems is the functionalization of heteronuclear spin carrying “ferric wheels” systems or heteronuclear lanthanide containing (Dy3+ or Sm3+) metallacrowns with SMM characteristics. The substitution of phenole or alternatively pyridine ligands in para position is leading to a promising pathway regarding the functionalisation of these magnetic molecules. Several compounds were successfully synthesized in this work and characterized as bulk materials for further surface investigations using physisorption (drop casting method) and chemisorption (hydrosilylation) methods. A very useful tool for this studies of the surface anchored clusters was the Scanning Probe Microscopy (STM/AFM) and the use of synchrotron radiation (XAS /XMCD) or X-ray radiation (XPS), respectively.