Einzelne Moleküle nehmen ohne äußeren Eingriff eine bestimmte Position ein. Diese Eigenschaft soll für künstliche Nanostrukturen erforscht werden.
Selbstassemblierung ist eine in der Natur weit verbreitete Fabrikationstechnik, in der Strukturen und Muster autonom, also ohne menschlichen Eingriff gebildet werden. Sie soll zukünftig auch für die Herstellung künstlicher Nanostrukturen eingesetzt werden. Dafür ist Grundlagenforschung unverzichtbar, die Prinzipien und Mechanismen der molekularen Selbstassemblierung aufklärt.
Durch maßgeschneiderte Synthese molekularer Bausteine konnten zweidimensionale nanoporöse Schichten hergestellt werden. Charakterisiert wurden diese nur eine Moleküllage dicken Schichten mit einem dafür konstruierten und optimierten Rastertunnelmikroskop. Aus den hoch aufgelösten Bildern kann direkt die Position und Orientierung einzelner Moleküle bestimmt und auf Bindungen geschlossen werden.
Der Fokus dieses Projekts lag auf zweidimensionalen nanoporösen Netzwerken.
Dabei spannen Anordnungen aus mehreren Molekülen Poren auf, die aufgrund der Kristallinität der molekularen Schicht ebenfalls regelmäßig angeordnet sind. Durch die Einlagerung von Gästen in die Poren können diese Schichten als Templatsysteme für die Strukturierung von Nanopartikeln auf Oberflächen genutzt werden.
In dem Forschungsvorhaben ist es gelungen, die Porengröße durch gezielte Modifikation der Moleküle und Anpassung der Selbstassemblierungsbedingungen zu steigern. Nunmehr steht eine Reihe von Templatsystemen mit Porengrößen von 1.0nm, 2.8nm und 4.1nm zur Verfügung. Ebenfalls konnte durch die kombinierte Selbstassemblierung zweier verschiedener Moleküle eine Strukturierung der Oberfläche in aliphatische und aromatische Bereiche erzielt werden. Da eine Molekülsorte dabei als Abstandshalter dient, konnte durch systematische Variation der Länge eine ganze Reihe von Netzwerken mit linear ansteigendem Gitterparameter erzeugt werden.
