dc.contributor.author
Alemani, Micol
dc.date.accessioned
2018-06-07T18:56:05Z
dc.date.available
2007-03-28T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5586
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9785
dc.description
Title, abstract, table of contents
1\. Introduction 1
2\. Basic Principles 5
3\. Experimental setup of the low temperature STM 23
4\. Manipulation of Lander on Cu(211) 39
5\. Growth of thin vanadium oxide films and adsorption of pentacene 59
6\. Tip-induced isomerization of an azobenzene derivative on Au(111) 79
7\. Conclusions and outlook 113
8\. Bibliography 117
9\. Appendix 133
dc.description.abstract
In this thesis, large organic molecules are investigated on metal and oxide
surfaces by means of a low temperature scanning tunneling microscope (LT-STM)
working at 5 K. All the studied systems are of particular interest for the
development of molecular electronics, which is based on the application of
single molecules for electrical devices. This work begins with the study of
the lateral manipulation in constant tip height of the Lander molecule, a
specially designed molecular wire, on Cu(211). The exact molecular
conformations of the molecule on Cu(211) were determined with the help of
theoretical calculations and allow a first understanding of the modifications
induced to the molecule upon manipulation. A statistical analysis of the
manipulation experiments was done demonstrating the effect of the substrate
atomic corrugation on the manipulation direction. Furthermore, by studying the
current signal recorded during the manipulation and comparing it with
theoretical calculations, information on the molecular deformations during its
movement on the surface were extracted. In the second part of the thesis, the
study of the formation of thin vanadium oxide films grown on Cu3Au(100) is
presented. New oxide phases have been formed that exhibit novel, non-bulk-like
structures. The thin vanadium oxide films have been used to decouple pentacene
molecules from the metallic substrate. The adsorption of the pentacene
molecule was investigated firstly on Cu3Au(100), then on the oxidized
Cu3Au(100), and finally on thin vanadium oxides films. The decoupling effect
of the oxide film has allowed the imaging of the unperturbed molecular HOMO
(highest occupied molecular orbital). Finally, an azobenzene derivative is
studied on Au(111). The molecular conformation upon adsorption was exactly
determined. Azobenzene is a very well known molecular switch in the gas phase
and in solution, based on a trans-cis isomerization. By applying voltage
pulses with the STM tip, the reversible isomerization of the molecules from
the trans to the cis configuration was realized. The switching process was
studied in detail by changing the STM parameters thus successful selecting
diverse driving mechanisms of the isomerization process. It turned out that
the reversible isomerization is induced by the electric field in the STM
junction. Furthermore, in the case of the cis->trans switching, the role of
tunneling electrons in the process was investigated. Moreover, a part of the
work is dedicated to the construction of a LT-STM capable of molecular imaging
and manipulation, which has been used for the experiments described in this
thesis.
de
dc.description.abstract
In dieser Arbeit werden grosse organischeMoleküle aufMetall- und
Oxydoberflächen mit einem Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop (TT-RTM) bei 5
K untersucht. Die betrachteten Systeme sind alle von grossem Interesse für die
Entwicklung der molekularen Elektronik, welche auf der Anwendung einzelner
Moleküle für elektrische Baugruppen basiert. Die Arbeit beginnt mit der
lateralen Manipulation eines sogenannten "Lander- Moleküls", als Beispiel
einesmolekularen Leiters ("molecularwire") auf einer Cu(211) Oberfläche, mit
dem RTM bei konstanter Spitzenhöhe. Die detaillierten molekularen
Konformationen dieses Moleküls auf Cu(211) wurden mit Hilfe theoretischer
Rechnungen bestimmt. Sie erlauben weiterhin ein erstes Verständnis der
spitzeninduzierten Modifikationen bei der Manipulation. Der Einfluss der
Substratkorrugation auf die Manipulationsrichtung wurde durch eine
statistische Analyse verifiziert. Aus einem Vergleich des gemessenen
Manipulationstunnelstroms mit Rechnungen erhält man Informationen über die
Deformation der Moleküle während der Bewegung auf der Oberfläche. Der zweite
Teil der vorliegenden Arbeit beschäftigt sich mit dem Wachstum dünner
Vanadiumoxydfilme auf Cu3Au(100). Oxydphasen mit neuen nicht "bulk"-ähnlichen
Strukturen wurden hergestellt. Diese dünnen Filmewurden benutzt um
Pentacenmoleküle von der metallischen Oberfläche zu entkoppeln. Die Adsorption
der Pentacenmoleküle wurde systematisch in allen Präparationsschritten des
Vanadiumoxydfilms untersucht; zuerst auf reinem Cu3Au(100), dann auf
oxydiertem Cu3Au(100) und schliesslich auf den Vanadiumoxydfilmen. Der
Oxydfilm entkoppelte das Molekül von der metallischen Oberfläche, so dass das
molekulare HOMO ("highest occupied molecular orbital") im RTM-Bild ungestört
dargestellt werden konnte. Schliesslich wird im letzten Teil der Arbeit ein
Azobenzolderivativ auf Au(111) untersucht. Das Molekül präsentiert einen
bekannten molekularen Schalter in der Gasphase und in Lösung, basierend auf
einer trans-cis Isomerisierung. Die Konformation der adsorbierten Moleküle
wurde untersucht. Die reversible Isomerisierung des Moleküls auf der
Oberfläche von trans nach cis wurde durch Spannungspulse mit der RTM- Spitze
induziert. Die zugrundeliegenden Mechanismen dieses Schaltprozesses wurden in
einer systematischen Studie durch Änderung der RTM Parameter erforscht. Die
reversible Isomerisierung von trans nach cis wird durch das elektrische Feld
unter der RTM-Spitze induziert. Weiterhin wurde die Rolle der Tunnelelektronen
im Prozess der cis->trans Isomerisierung untersucht. Ein Teil der Arbeit
behandelt den Aufbau des Tieftemperatur- Rastertunnelmikroskops zur Abbildung
undManipulation vonMolekülen auf Oberflächen, das in dieser Arbeit benutzt
wurde.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
molecular electronics
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik
dc.title
Low Temperature STM Investigation of Molecular Manipulation, Decoupling and
Switching
dc.contributor.firstReferee
PD Dr. F. Moresco
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. K. Horn
dc.date.accepted
2006-12-18
dc.date.embargoEnd
2007-03-29
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000002713-0
dc.title.translated
Tieftemperatur RTM Untersuchung zur molekularen Manipulation, Entkopplung und
Schaltung
de
refubium.affiliation
Physik
de
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FUDISS_thesis_000000002713
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2007/238/
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open access