Synthese und Charakterisierung neuer Schwefel-Tripodliganden für ...

4 Einleitung und Aufgabenstellung - KAPITEL 1
Metalle erschließen wiederum ein neues Feld möglicher Anwendungen. Erweitert
wird es durch die Möglichkeit der Chemie, die Moleküle so gezielt maßzuschneidern,
dass durch ihre Adsorption eine gezielte Funktionalisierung der Oberflächen
stattfindet. Denkbar bzw. bereits umgesetzt sind Anwendungen im Bereich
miniaturisierter Bauelemente, z.B. Halbleiteroberflächen 5 , chemischer wie
biologischer Sensorik 6 ("optische/piezoelektrische Schalter"), Elektroanalytik 7 ,
Katalyse, Biomedizin 5a,c , Nanolithographie 8 , korrosionsgeschützter Oberflächen und,
vielleicht in etwas fernerer Zukunft liegend, neuer Speichermedien, bei denen die
Adressierung einzelner Moleküle zur Speicherung von Informationen dienen könnte. 9
Zur Motivation dieser Arbeit führten SAMs, deren Bildung auf der Interaktion
zwischen Schwefelatomen mit Goldoberflächen entsprechender Substrate beruht.
Der Schwefel liegt dabei allgemein meistens in Form von Thiolen 3c,d,e,i;10 , Sulfiden 11 ,
Disulfiden 3l,4a,12 , S-Acetyl-Gruppen 13 oder Thiocarbamaten 3d im Molekül vor.
Vielfältige Untersuchungen schwefelhaltiger Moleküle haben gezeigt, dass aufgrund
der Affinität des Schwefels zum Gold entsprechende Monolagen entstehen, diese
jedoch nicht in allen Punkten den hohen an sie gestellten Ansprüchen bzgl. Ordnung
und Homogenität gerecht werden. Vor dem Hintergrund, Oberflächen für eine
bestimmte Anwendung zu modifizieren, ist es notwendig, eine möglichst hoch
geordnete, homogene sowie stabile Struktur innerhalb der adsorbierten Schicht zu
erhalten.
Abb. 1.1 zeigt den Vergleich einer ideal strukturierten Monolage zum realen Fall, der
durch Inhomogenitäten gekennzeichnet ist. Bei Molekülen, deren Grundgerüst
flexibel und damit beweglich aufgebaut ist, entstehen oft Lagen mit ungleichmäßiger
Ordnung, bei denen darüber hinaus die terminalen Gruppen (Funktionseinheiten)
durch Abbiegen der Moleküle in den Film eingeschlossen werden bzw. eintauchen
können. Ein zweites, den Ordnungsprozess negativ beeinflussendes Problem, das
bei der SAM-Bildung aus Thiolen und Disulfiden auftaucht, liegt in der kovalenten S-
Au-Bindung, die durch Wasserstoffabspaltung der Thiole bzw. Spaltung der S-S-
Bindung der Disulfide entsteht. Sie schränken die Bewegungsmöglichkeiten der
Moleküle auf der Oberfläche ein, die jedoch nötig wären, sich nach vollzogener
Bindungsbildung entsprechend dem energetisch günstigsten Zustand bzw. der
höchsten Ordnung zu organisieren.