Substrate-modified molecular interactions analysed from first-principles calculations

Overview

Ziel des beantragten Projekts ist die tiefgründige Analyse und das generelle Verst?ndnis der Wechselwirkungen zwischen organischen Molekülen auf Festk?peroberfl?chen im Hinblick auf die Aufkl?rung molekularer Selbstorganisations- und Ordnungsph?nomene. Experimentell gut untersuchte Adsorptionsstrukturen von DNS-Basen und kleine Aminos?uren auf metallischen und chemisch inerten Substraten dienen dabei als Modellsysteme, die mit parameterfreien Gesamtenergie- und Elektronenstrukturrechnungen untersucht werden sollen. Angestrebt wird eine Modellentwicklung, die auf der Grundlage des parameterfrei berechneten Ladungstransfers und Bindungsverhaltens ein intuitives Verst?ndnis der beobachteten Ordnungsph?nomene erlaubt.

DFG-Verfahren Sachbeihilfen

Key Facts

Grant Number:
33340279
Project duration:
01/2006 - 12/2010
Funded by:
DFG
Website:
DFG-Datenbank gepris

More Information

Principal Investigators

contact-box image

Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt

Faculty of Science

About the person

Results

In dem Projekt gelang die Aufkl?rung einer Reihe von überraschenden experimentellen Befunden zur molekularen Erkennung und Selbstorganisation von Adsorbaten auf einkristallinen Metalloberfl?chen. Als zentrale Triebkraft der Selbstorganisation haben sich dabei langreichweitige Coulombwechselwirkungen herausgestellt, teilweise induziert durch einen Substrat-Adsorbat-Ladungstransfer. Im Zusammenwirken mit einer korrugierten Potentialenergieoberfl?che kann die Coulombwechselwirkung zu einer langreichweitigen chiralen Erkennung zwischen Adsorbatmolekülen führen. Das "Drei-Punkt-Kontaktmodell“ der chiralen Erkennung mu? somit um Coulombwechselwirkungen erweitert werden. Adsorbat-induzierte Ladungsdichteoszillationen des Substrates modifizieren lokal die Bindungsst?rke und führen somit zu einer r?umlichen Modulation der Adsorptionsenergie. Insgesamt kommt der Oberfl?che damit katalytische Wirkung für die molekulare Erkennung und Selbstorganisation zu. Das erlaubt durch eine gezielte Wahl des Substrats und der funktionellen Gruppen des Adsorbats eine Steuerung der Selbstorganisation in Bezug auf Abst?nde (durch die Variation des Fermiwellenvektors des Substrats) und St?rke (durch die Steuerung des Ladungstransfer via Elektronenaffinit?ten). Allerdings schr?nkt die geringe thermische Stabilit?t der selbstorganisierten Strukturen deren unmittelbare Anwendung stark ein.


Projektbezogene Publikationen (Auswahl)


Long-Range Chiral Recognition due to Substrate Locking and Substrate-Adsorbate Charge Transfer, Phys. Rev. Lett. 99 (2007), 196107

S. Blankenburg, W. G. Schmidt


Steric effects and chirality in the adsorption of glycine and phenylglycine on Cu(110), Nanotechnology 18 (2007), 424030

S. Blankenburg, W. G. Schmidt


DFT calculations of adenine adsorption on coin metal (110) surfaces, Surf. Sci. 602 (2008), 2170

E. Rauls, S. Blankenburg, W. G. Schmidt


LiNbO3 ground- and excited-state properties from first-principles calculations, Phys. Rev. B 77 (2008), 035106

W. G. Schmidt, M. Albrecht, S. Wippermann, S. Blankenburg, E. Rauls, F. Fuchs, C. R?dl, J. Furthmüller, A. Hermann


Spatial modulation of molecular adsorption energies due to indirect interaction, Phys. Rev. B. 78 (2008), 233411

S. Blankenburg, W. G. Schmidt


Glutamic acid adsorbed on Ag(110): direct and indirect molecular interactions, Phys.: Cond. Matter 21 (2009), 185001

S. Blankenburg, W. G. Schmidt


Role of Dihydrogen Bonds for the Stabilization of Self-Assembled Molecular Nanostructures, J. Phys. Chem. C 113 (2009), 12653

S. Blankenburg, E. Rauls, W. G. Schmidt


Water adsorption on hydrogenated Si(111) surfaces, Surf. Sci. 603 (2009), 60

B. Lange, R. Posner, K. Pohl, C. Thierfelder, G. Grundmeier, S. Blankenburg, W. Schmidt


Self-assembled molecular rows: Stability from Monte Carlo simulations, phys. stat. sol. (c)

S. Blankenburg, W. G. Schmidt