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Rastertunnel-mikroskopiean chiralen Molekülen

Ein Vortrag im Rahmen desphysikalisch-chemischenFortgeschrittenen-Praktikums

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Einfluss der Biasspannung auf die Abbildung

Abhängig vom Vorzeichender Biasspannung ändert sich die Abbildung

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

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Hochaufgelöstes RTM-Bild, U= +1,2 V

RTM-Aufnahme von Anthracen bei positiver Biasspannung

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

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Hochaufgelöstes RTM-Bild, U= +1,2eV

RTM-Aufnahme von Anthracen bei positiver Biasspannung

Absolutquadrat des Anthracen-LUMOs

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

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N

OO

RTM-Aufnahme von Nitronaphthalin bei negativer Biasspannung

Hochaufgelöste RTM-Aufnahme,U= -2,3 V

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

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N

OO

RTM-Aufnahme von Nitronaphthalin bei negativer Biasspannung

Hochaufgelöste RTM-Aufnahme,U= -2,3 V

Absolutquadrat des HOMOs,

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

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Die Darstellung von Molekülorbitalen ist nur dann möglich, wenn die adsorbierten Moleküle den freien Molekülen starkähneln!

→ es dürfen nur schwache Wechselwirkungen zwischen Oberfläche und Adsorbat bestehen

→ Verwendung von inerten Oberflächen (Au (111) )

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Die Au(111)-Oberfläche

Angew.Chem. 2000,112, Nr.4 821-825

RTM-Bild der rekonstruierten Au(111)-Oberfläche.

Auf der Au (111)-Oberfläche wechseln sich kubisch-flächenzentrierte (fcc) und hexagonal-dichtest (hcp)gepackte Domänen ab.

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N

OON

O O

Chirales 1-Nitronaphthalin

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

λ- Nitronaphthalinρ-Nitronaphthalin

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N

OON

O O

Chirales 1-Nitronaphthalin

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

λ- Nitronaphthalinρ-Nitronaphthalin

Hochaufgelöste RTM-Aufnahme,U= -2,3 V

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Bei einer Bedeckung von 0,1MLbilden sich Dekamere.

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

Die Dekamere befindensich nur in den fcc-Domänen

12Angew.Chem. 2000,112, Nr.4, 821-825

Bei einer Bedeckung von 0,3MLBilden sich molekulare Doppelkettenentlang der fcc-Domänen.

13Chem. Unserer Zeit. 2005, 39, 326-335

Bei einer Bedeckung von 0,4 MLbilden sich auch in den hcp-Domänen molekulare Doppelketten.In den fcc-Domänen bildet sich eine „Zick-Zack“-Struktur aus.

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Monolagenbedeckung

Angew.Chem. 2000,112, Nr.4, 821-825

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Monolagenbedeckung

Angew.Chem. 2000,112, Nr.4, 821-825

16Chem. Unserer Zeit. 2005, 39, 326-335

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Das Pasteurexperiment auf molekularer Ebene

Pasteur trennte die Enantiomeren derWeinsäure mit einer Pinzette unterdem Mikroskop. (1848)

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Das Pasteurexperiment auf molekularer Ebene

Pasteur trennte die Enantiomeren derWeinsäure mit einer Pinzette unterder Lupe. (1848)

Wie können Racematenauf molekularer Ebenegetrennt werden?

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Trennung der Λ und Ρ- Dekameredes Nitronaphthalins

1. RTM-Aufnahme (U=-600 mV, I=10 pA)und Identifizierung der Enantiomeren.

2. Positionierung der RTM-Spitze übereinem der Dekamere

3. Erniedrigung des Tunnelwiderstandes (U= -5 mV, I= 200pA)

4. Bewegung der RTM-Spitze über die Oberfläche

Angew.Chem. 1999,111, Nr.6 832-834

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Trennung der Λ und Ρ- Dekameredes Nitronaphtalins

Angew.Chem. 1999,111, Nr.6 832-834

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Ausblick

• Analyse komplexer Oberflächen

• Gezielte Trennung von Abbildungsmodus und Manipulationsmodus

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Literaturempfehlungen„Rastertunnelmikroskopie an chiralen Molekülen“

Chem. Unserer Zeit, 2005, 39, 326 - 335

„Direkte Beobachtung eines chiralen Phasenüberganges in einer

zweidimensionalen Molekülschicht“Angew. Chem. 2000,112, Nr.4, 821-825

„Trennung eines racemischen Gemisches zweidimensionaler molekularer

Cluster mit dem Rastertunnelmikroskop“

Angew. Chem. 1999, 111, Nr.6, 832 - 834

„Self-assembly of 1-nitronaphtalene on Au (111)“

Surf.Sci. 2000, 444, 199 - 210