Controlling the supramolecular assembly of perfluorinated polycondensed aromatic hydrocarbons by side chain engineering (2007)

Nanotechnologie ist ein Begriff, dessen Bedeutung stÃ¤ndig wÃ¤chst, da die Industrie tÃ¤glich mehr Materialien auf den Markt bringt, welche im Prozess der Miniaturisierung bis in den Nanometerbereich entwickelt wurden. Vom heutigen Standpunkt aus ist es lÃ¤ngst nicht mehr klar, wohin uns die Nanotechnologie noch fÃ¼hren wird. Kann der Traum von molekularen Maschinen, die mit âatomarerâ PrÃ¤zision arbeiten, je einmal verwirklicht werden? Die Antwort kann momentan noch nicht gegeben werden, jedoch steht schon heute fest, dass solche âNanotechnologie-TrÃ¤umeâ dieses interessante Forschungsgebiet rasch vorantreiben werden. Diese Arbeit beschÃ¤ftigt sich mit der Herstellung und den Eigenschaften von einigen auserwÃ¤hlten polykondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Diese Kohlenwasserstoffe besitzen die die hÃ¶chste LadungsmobilitÃ¤t, welche bisher fÃ¼r organische MolekÃ¼le gemessen wurde. Des Weiteren sind diese Verbindungen durch Ï-Ï-Wechselwirkungen in der Lage, selbst-aggregierende lineare Strukturen im Nanometerbereich zu bilden. Diese Nano-Strukturen sind sehr viel versprechende Kandidaten fÃ¼r die Konstruktion von Feldemissionsbildschirmen oder von organischen Feldeffekttransistoren. Der Vorteil dieser neuartigen Strukturen liegt in bisher unbekannten Eigenschaften, wie zum Beispiel deren Selbstheilung nach Ã¤usserer StÃ¶rung. Weiter bestehen die selbstaggregierenden Strukturen aus Monomeren, welche ihrerseits chemisch in sehr hoher Reinheit hergestellt werden kÃ¶nnen. Hexa-peri-hexabenzocoronene Derivate (HBC), welche mit teilweise perfluorierten Seitenketten ausgestattet sind und mittels Selbstaggregation leitende Strukturen bilden, wurden in dieser Arbeit hergestellt und charakterisiert. Es ist bekannt, dass sich hochfluorierte Derivate im Vergleich zu alkylierten Verbindungen sehr unterschiedlich verhalten. Aus diesem Grund mussten die bestehenden und publizierten Synthesestrategien fÃ¼r alkylierte Derivate stark abgeÃ¤ndert werden. Um die Eigenschaft zur Bildung molekularer FÃ¤den zu kontrollieren wurde die perfluoriere Seitenkette der HBC-Derivate systematisch verÃ¤ndert. Die perfluorinierten EndstÃ¼cke der Seitenketten statten diese HBC-Verbindungen mit einer teflonartigen HÃ¼lle aus, welche das seitliche âVerklebenâ einzelner FÃ¤den verhindern soll. Die Eigenschaften der neu hergestellten Verbindungen wurden vor allem mikroskopisch (Rasterelektronenmikroskop) und mit optischen Messungen (Fluoreszenz und Zeit aufgelÃ¶ste Fluoreszenz) ermittelt. Durch systematische VerÃ¤nderung der Derivate sowie der Bedingungen (LÃ¶sungsmittel, Konzentration etc.) wurde eine Kontrolle Ã¼ber die Bildung molekularer FÃ¤den sowie deren âVerklebenâ gewonnen. Des Weiteren haben dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) und Pulver RÃ¶ntgen Spektroskopie (XRD) nachgewiesen, dass die hergestellten Derivate bei erhÃ¶hter Temperatur flÃ¼ssigkristalline Eigenschaften besitzen. Um solche molekulare FÃ¤den gezielt auf OberflÃ¤chen aufzubringen, benÃ¶tigt man spezielle Verbindungen, welche âAndockstationenâ fÃ¼r die perfluorinierten HBC Derivate bilden kÃ¶nnen. Diese mit Schwefel ausgestatteten Verbindungen haben die Eigenschaft, mit Gold eine starke Wechselwirkung einzugehen und dadurch permanent auf der GoldoberflÃ¤che zu haften. Eine Variation der schwefelhaltigen Seitenketten wurde auch hier durchgefÃ¼hrt um das ideale âAndock-MolekÃ¼lâ zu finden. Diese Eigenschaft wurde mit hochauflÃ¶senden Mikroskopen (Rastertunnelmikroskop (STM) und Rasterkraftmikroskop (AFM)) untersucht, wobei die hergestellten Derivate auf hochreine GoldoberflÃ¤chen aufgedampf wurden. Diese Experimente jedoch sind noch nicht abgeschlossen. Selbst-aggregierende molekulare eindimensionale Strukturen sind ideale Kandidaten fÃ¼r verschiedene Anwendungen, wie zum Beispiel Feldemissionsbildschirme, organische Lichtemissionsdioden oder organische Feldeffekttransistoren. Die aussergewÃ¶hnliche Eigenschaft dieser Verbindungen liegt darin, dass keine kovalenten Bindungen zwischen den einzelnen Monomeren vorhanden sind, unter anderem eine Voraussetzung fÃ¼r Selbstheilungseffekte.