Elektronische Eigenschaften und oberflächengestützte Reaktionen polyzyklischer Aromaten auf metallischen Einkristall-Oberflächen

Abstract

Die Dissertation ist gesperrt bis zum 07. November 2026 !

In dieser Arbeit wurden die elektronischen Eigenschaften sowie mögliche oberflächengestützte Reaktionen organischer π-konjugierter Moleküle auf metallischen Einkristalloberflächen untersucht. Im Fokus standen das 1,1‘-Bitetracen (Bi4A) und das daraus resultierende peri-Tetracen (4-PA), sowie das BN-substituierte B3N3-Hexabenzotriphenylen (BN-HBP). Mittels PES, XAS, STM, LEED und quantenchemischen Berechnungen wurde die elektronische Struktur und molekulare Anordnung der Moleküle auf verschiedenen Metalloberflächen charakterisiert. Im ersten Teil konnte die on-surface Reaktion von Bi4A zu 4-PA auf Cu(111) experimentell nachgewiesen und dessen elektronische Struktur analysiert werden. UPS- und XPS-Messungen sowie DFT-Berechnungen zeigten eine starke Wechselwirkung zwischen der Kupferoberfläche und Bi4A sowie dem geheizten Bi4A (= 4-PA), was zu einer planaren Adsorptionsgeometrie und einem gefüllten LUMO führte. Im weiteren Verlauf der Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Wahl des Substrats von enormer Bedeutung für den Verlauf und die Qualität der Oberflächenreaktion ist. Während auf Cu(111) und Cu(110) jeweils die Bildung kleiner geordneter oder ungeordneter 4-PA-Schichten beobachtet wurde, ermöglichte die Ag(110)-Oberfläche die Ausbildung großflächiger, hochgeordneter 4-PA-Domänen mit deutlich verbesserter struktureller Homogenität. Diese Ergebnisse wurden durch DFT-Rechnungen bestätigt, die Unterschiede in den Adsorptionsgeometrien für Bi4A und 4-PA an verschiedenen Adsorptionsstellen und in verschiedenen kristallographischen Richtungen auf Cu(111)-, Cu(110)- und Ag(110)-Oberflächen zeigten. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss des Oberflächenmaterials sowie der Oberflächengeometrie auf die elektronische Struktur von BN-HBP und mögliche Oberflächenreaktionen untersucht. Dabei zeigte sich, dass BN-HBP sowohl auf Cu(111) als auch auf Ni(111) eine starke Wechselwirkung mit dem Substrat eingeht. Des Weiteren wurde untersucht, ob diese starke Wechselwirkung zum Bindungsbruch des BN-Ringes führt. Auf zwei geometrisch unterschiedlichen Kupferoberflächen wurde gezeigt, dass das Molekül intakt bleibt und ein Ladungstransfer vom Substrat zum Molekül stattfindet. Die thermische Behandlung der Oberfläche führte zu einer Verzweigung der Moleküle, wobei der Grad der strukturellen Ordnung und die Ausbildung eines BN-Netzwerkes stark von der Heiztemperatur sowie der spezifischen Geometrie des Substrats beeinflusst wird.