Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Oberflächenphysik Mittwoch
The Nafion polymer, produced by the Dupont company, is still the
most prominent membrane material for the commercial polymer electrolyte
fuel cell (PMFC). Usually, the Nafion membrane is sandwiched
by two catalytic layers, consisting of a metal-Nafion-carbon mixture in
order to provide catalytic activity as well as electrical and proton conductivity.
It turns out that most of the Platinum doesn’t contribute to
the catalytic efficiency, which increases the total cost for the PMFCfuel
cell. An alternative approach might be a catalytic layer formed by
a Pt-nanowire network. We present here a strategy to deposit Pt in the
form of a nanowire networks. Therefore we used sputter deposited Pt on
a vacuum deposited amorphous carbon mask layer. We show different
Pt-nanowire networks generated on the Nafion surface and discuss the
mechanisms that tune the network parameters like nanowire dimensions
and mesh width.
The authors thank the Technologiestiftung Schleswig-Holstein for supporting
the project.
O 28.36 Mi 16:00 Bereich C
Imaging of optical near fields of nanostructures with fs laser
pulses — •Juliane Birk, Johannes Boneberg, and Paul Leiderer
— Universität Konstanz, FB Physik, LS Leiderer, SFB 513, 78457
Konstanz
The optical properties of nanostructures are a topic of interesting investigations.
In analogy to the near fields around a Hertz dipole we expect
near fields in the surrounding of all nanostructures. Up to now they were
analysed with the scanning near field optical microscope (SNOM). We
want to introduce an alternative method to image near fields with intensive
short laser pulses. The intensity is adjusted to values where the
substrate far from the particle is not affected. Nevertheless, the surface
around and below the particle can be ablated, due to the local intensity
enhancement in the optical near field. After the laser pulse the modified
surface is imaged with atomic force microscopy (AFM) and thus
the optical near fields of different nanostructures on several substrates,
for example silicon, can be studied. A few examples of the near fields of
various nanostructures are shown.
O 28.37 Mi 16:00 Bereich C
Infrared-optical properties of Cu nanoparticles on CaF2(111)
— •Birgit Gehring, Andreas Priebe, and Annemarie Pucci —
Kirchhoff-Institut für Physik, Im Neuenheimer Feld 227, D - 69120 Heidelberg
Using IR spectroscopy the growth of Cu nanoparticles on UHV-cleaved
CaF2(111) was investigated in situ. Relative transmission spectra informed
about the dynamic conductivity of the nanoparticle film and
about the influence of the substrate temperature on the percolation
threshold.
In the range from about 1000 cm −1 up to about 2500 cm −1 a relative
transmission > 100 % was observed for Cu coverage below percolation,
which corresponds to an anti-reflection effect. The magnitude of this effect
depends on the growth temperature.
For certain average Cu thicknesses we exposed CO at a sample temperature
of about 100 K. The CO adsorption on different Cu facets was
studied by IR transmission spectroscopy. The morphology of the nanoparticle
layer was verified with atomic force microscopy (AFM) ex situ. From
the AFM pictures the particle density was estimated and the filling factor
could be evaluated.
O 28.38 Mi 16:00 Bereich C
Steering host-guest interactions at surfaces using tailormade
two-dimensional nanoporous coordination systems —
•Sebastian Stepanow 1 , Magalí Lingenfelder 1 , Alexandre
Dmitriev 1 , Hannes Spillmann 1 , Erik Delvigne 2 , Nian Lin 1 ,
Xiaobin Deng 3 , Chengzhi Cai 3 , Johannes V. Barth 2 , and
Klaus Kern 1,2 — 1 Max-Planck-Institut für Festkörperforschung,
Heisenbergstraße 1, D-70569 Stuttgart — 2 Institut de Physique des
Nanostructures, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1015
Lausanne, Switzerland — 3 Department of Chemistry and Center for
Materials Chemistry, University of Houston, Houston, TX 77204-5003,
USA
The so-called rational design principle, i.e., synthesis of materials with
predictable structures and properties from appropriate organic molecular
linkers connecting to metal nodes, has recently been explored to control
pore size and functionality of open three-dimensional networks. Here we
demonstrate the fabrication of surface-supported metal-organic coordination
networks (MOCNs) comprising tailored pore sizes and chemical
functionality by the modular assembly of polytopic organic carboxylate
linker molecules and iron atoms on a Cu(100) surface under ultra-high
vacuum conditions. The nanocavity arrays provided can be employed to
host C60 guest molecules. Temperature-controlled studies reveal at the
single-molecule level how pore size and chemical functionality determine
the host-guest interactions.
O 28.39 Mi 16:00 Bereich C
Dynamic Mode Force Microscopy Studies of Individual Single
Wall Nanotubes on HOPG — •Timo Behnke 1 , Makoto
Ashino 1 , Alexander Schwarz 1 , Roland Wiesendanger 1 , Keith
A. Williams 2 , and Cees Dekker 2 — 1 Institute of Applied Physics,
University of Hamburg, Jungiusstrasse 11, D-20355 Hamburg, Germany
— 2 Department of Applied Physics and DIMES, Delft University of Technology,
Lorentzweg 1, 2628 CJ Delft, The Netherlands
The growing interest in single wall carbon nanotubes (SWNT) is related
to their prospected applications of their unique possibilities in upcoming
nanotechnology (1). To study structural properties of SWNTs
down to the atomic scale dynamic mode force microscopy is well suited.
In a first step, we developed a technique to prepare SWNTs on HOPG.
Tapping Mode Imaging in ambient conditions showed a homogeneous
SWNT distribution on atomically flat and well defined graphite (HOPG)
with only negligible small amounts of contamination. Although most of
SWNTs appeared as bundles or ropes, we found a sufficient density of
individual SWNTs. In a second step, we took advantage of the increased
resolution of dynamic mode force microscopy and spectroscopy in ultrahigh
vacuum and used a home-built low noise and very stable lowtemperature
force microscope to resolve the atomic structure of individual
tubes.
[1] Baughman, Zakhidov, de Heer, Science 296, 787 (2002)
O 28.40 Mi 16:00 Bereich C
Dynamik von selbstorganisierten Nanopartikeln auf Oberflächen
— •Anton plech 1 , Vassilios Kotaidis 1 , Samuel
Gr’esillion 2 und Gero von Plessen 3 — 1 Fachbereich Physik der
Universität Konstanz, Universitätsstr. 10, 78457 Konstanz — 2 ESPCI
10, rue Vauquelin, F-75005 Paris — 3 RWTH Aachen, I. Physikalisches
Institut A, D-52074 Aachen
Naßchemisch hergestellte Nanopartikel können über Selbstaggregationsverfahren
auf Oberflächen abgelagert werden. Es werden so definiert
Submonolagenbedeckungen erreicht. Diese Systeme erlauben das Studium
der strukturellen Eigenschaften von quasifreien Partikeln, wie thermische
Expansion oder strukturelle Dynamik.
Es werden die strukturellen Relaxationen der Partikel auf die ultraschnelle
Laseranregung der Plasmonenresonanz untersucht. Als Sonde
dient ultraschnelle zeitaufgelöste Röntgenbeugung (Meßplatz ID09,
ESRF, Frankreich). Neben der thermischen Anregung und Kühlung des
Kristallgitters werden auch Nichtgleichgewichtsprozesse beobachtet und
im Rahmen von Partikeleigenschwingungen gedeutet.
O 28.41 Mi 16:00 Bereich C
Gold Nanoteilchen auf Al2O3/Nb(110): Eine STM Studie dynamischer
Umladungeffekte bei Raumtemperatur — •Christof
Dietrich, Berndt Koslowski und Paul Ziemann — Abt.
Festkörperphysik, Universität Ulm
Um ein System zu präparieren, das Coulomb-Blockade bei Raumtemperatur
zeigt, wurden epitaktische Niob(110)-Filme auf Saphir(0001)
durch dc-magnetron-Sputtern bei einer Substrattemperatur von 1200K
hergestellt. Diese Metallschichten haben eine extrem glatte Oberfläche
(RMS:2nm auf 500nm 2 ) und mit dem STM konnte atomare Auflösung
erzielt werden. Auf diese Schichten wurde eine 1nm dicke Aluminiumschicht
aufgedampft und anschließend in einem Sauerstoffplasma oder in
Sauerstoffatmosphäre oxidiert. Bei geeigneter Prozessführung kann auch
ein epitaktisches Oxid hergestellt werden. Auf diese Tunnelbarriere wurden
Gold Nanoteilchen mit Größen von 1nm-15nm mittels einer mizellaren
Technik aufgebracht.
I-V-Spektroskopien auf den Teilchen zeigen eine klare Coulomb-
Blockade, die sich sehr gut mit Hilfe der “orthodoxen“Theorie der
Coulomb-Blockade anpassen lassen. Durch Präparation verschiedener
Teilchengrößen konnten die Parameter der Coulomb-Blockade
größenabhängig bestimmt werden. Um die laterale Variation der Parameter
der Coulomb-Blockade auf den Teilchen zu bestimmen, wurden
zusätzlich I-V-Karten angefertigt. Demnach sind die Parameter stark von
der Position auf dem Teichen abhängig.