Beschreibung

• Neue Ansätze in der Implementierung von Informationsverarbeitung gewinnen zunehmend an Bedeutung, nicht zuletzt hervorgerufen durch die zunehmende Limitierung von halbleiterbasierter Technologie im Rahmen der fortschreitenden Miniaturisierung. Neue Konzepte, wie zum Beispiel Quanten Zelluläre Automaten, verfolgen Schemata komplementär zu den strom-basierten Architekturen; sie basieren auf Ausnutzung der Quanteneigenschaften an molekularer- oder atomarer Skala. Dieses Projekt untersucht die Herstellung und mikroskopische Charakterisierung von neuen Materialien, die für Informationsverarbeitung an atomarer Skala geeignet sind. Speziell sollen in diesen Materialien Beziehungen zwischen der Stabilität, dem Transfer und der elektronischen Kopplung einzelner Ladungen sowie mit der chemischen Struktur erforscht werden. Das Projekt verfolgt verschiedene Ansätze für eine Herstellung und Charakterisierung von metallorganischen Hybriden im Vakuum. Ein spezieller Fokus liegt auf der parallelen Synthese wohlgeordneter zweidimensionalen Materialien auf nichtleitenden Oberflächen. Letztere erlauben prinzipiell eine Ladungsstabilität in adsorbierten Spezies, sind aber in diesem Kontext weitestgehend unerforscht. In einem ersten Schritt wird die Möglichkeit untersucht, Metallatome in kleinen Poren von selbst angeordneten organischen Netzwerken zu fangen und damit die Bildung von kleinen metallischen Quantenpunkten zu ermöglichen. Die Größe dieser Quantenpunkte sollte, z.B., die Beobachtung von Coulomb Blockade bei endlichen Temperaturen ermöglichen. In einem zweiten Ansatz sollen Strategien entwickelt werden, die in einer Oberflächenreaktion nach Deposition von organischen Liganden und neutralen Metallatomen zur Bildung von lokal geordneten, metallorganischen Komplexen sowie ausgedehnten metallorganischen Netzwerken führen. Hierbei wird der Fokus speziell auf der Frage der elektronischen Kopplung zwischen den Metallzentren liegen, besonders in Abhängigkeit von ihrem Abstand. Ein dritter Ansatz soll den Einbau von kleinen, vorsynthetisierten metallorganischen Komplexen in einen organischen Film verfolgen. Die strukturellen Eigenschaften der Materialien werden mit dynamischer Kraftmikroskopie (auch bekannt als Nichtkontakt Rasterkraftmikroskopie) bei tiefen Temperaturen untersucht. Für eine zuverlässige Messung und Manipulation der elektronischen Eigenschaften der aktiven Zentren - speziell der Kodierung von binärer Information in einem Ladungszustand - sollen vorhandene Methoden optimiert und neue Strategien entwickelt werden. Das Projekt verfolgt somit das ultimative Ziel, neue Ansätze der Informationsverarbeitung auf Skala einzelner Atome verfügbar zu machen.