Een internationaal team van wetenschappers rond Dr. Georg Heimel en Prof. Norbert Koch van de HZB en de Humboldt Universiteit Berlijn heeft het mysterie ontrafeld van wat metaal- en koolstofverbindingen gemeen hebben. Hun ontdekking maakt meer gerichte verbeteringen mogelijk aan contactlagen tussen metalen elektroden en actieve materialen in organische elektronische apparaten.

Tot nu toe was het praktisch onmogelijk om nauwkeurig te voorspellen welke moleculen goed presteerden op het werk. Ze moesten in principe met vallen en opstaan ​​worden geïdentificeerd.

"We werken nu al een aantal jaren aan deze vraag en konden eindelijk een sluitend beeld krijgen met een combinatie van verschillende experimentele methoden en theoretische berekeningen, Georg Heimel legt uit. De onderzoekers onderzochten systematisch verschillende soorten moleculen waarvan de ruggengraat bestaat uit dezelfde keten van gefuseerde aromatische koolstofringen. Ze verschilden in slechts één klein detail:het aantal zuurstofatomen dat uit de ruggengraat steekt. Deze gemodificeerde moleculen werden op de typische contactmetalen goud, zilver, en koper.

Met behulp van foto-elektronenspectroscopie (UPS en XPS) bij HZB's eigen BESSY II synchrotronstralingsbron, de onderzoekers waren in staat om chemische bindingen te identificeren die zich vormden tussen de metalen oppervlakken en de moleculen en om de energieniveaus van de geleidingselektronen te meten. Collega's van de Duitse universiteit van Tübingen hebben de exacte afstand tussen de moleculen en de metalen oppervlakken bepaald met behulp van röntgenstralingsmetingen die zijn gedaan bij de ESRF-synchrotronstralingsbron in Grenoble, Frankrijk.

Deze experimenten toonden aan dat, bij contact tussen de zuurstofatomen die uit de ruggengraat steken en verschillende metalen, de interne structuur van de moleculen veranderde zodanig dat ze hun halfgeleidende eigenschappen verloren en in plaats daarvan de metallische eigenschappen van het oppervlak overnamen. Ondanks vergelijkbare voorwaarden, dit effect werd niet waargenomen voor het "kale"-ruggengraatmolecuul. Uit de observatie welke moleculen dit soort drastische veranderingen ondergingen op welk metaal, konden de onderzoekers algemene richtlijnen afleiden. "Op dit punt, we hebben een vrij goed idee van hoe moleculen eruit zouden moeten zien en wat hun eigenschappen zouden moeten zijn als ze goede bemiddelaars willen zijn tussen actieve organische materialen en metaalcontacten, of, zoals we het graag noemen, goed in het vormen van zachte metalen contacten, ’ zegt Heimel.