Oberflächensynthese von 2D Polymeren durch Addition von Polyradikalen im Ultrahoch-Vakuum und rastertunnelmikroskopische Charakterisierung

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Ziel ist die Synthese langreichweitig geordneter zweidimensionaler kovalenter organischer Netzwerke (2D Polymere). Die bottom-up Herstellung erfolgt durch Polymerisation von Monomeren auf Einkristalloberflächen unter definierten Ultrahoch-Vakuum Bedingungen. Die Struktur der kovalenten Netzwerke wird insitu durch Raster-Tunnel-Mikroskopie und Oberflächenbeugung langsamer Elektronen untersucht, elektronische Eigenschaften werden durch Raster-Tunnel-Spektroskopie charakterisiert. Struktur und Energetik der Polymere werden mittels Dichte Funktional Theorie simuliert. Die Polymerisation erfolgt durch Addition von Mehrfach-Radikalen, die aus Vorläufersubstanzen durch Abspaltung schwach gebundener Halogen-Substituenten entstehen. Im ersten Ansatz werden für die Halogen-Abspaltung katalytische Eigenschaften von Metallen ausgenutzt. Im zweiten Ansatz werden Techniken entwickelt die Halogen-Substituenten thermisch oder durch Elektronenbeschuss abzuspalten, mit dem Ziel die Synthese kovalenter Netzwerke auch auf katalytisch inaktiven bzw. isolierenden Substraten zu etablieren. Bei der katalytisch aktivierten Polymerisation steht die Erzeugung langreichweitig geordneter Netzwerke durch Monomere mit optimiertem Halogen-Substitutionsmuster, das die defektfreie Vernetzung begünstigt, im Vordergrund. Für die Synthese von großporigen bzw. chemisch funktionalisierten Netzwerken werden durch sequentielle Reaktionen größere Monomere auf der Oberfläche erzeugt, die dann polymerisieren. Weiterhin wird die Polymerisation chemisch modifizierter Monomere mit Seitengruppen untersucht.