Zusammenfassung
Verschiedene Ansätze zur organisch-chemischen Strukturierung von Oberflächen wurden in dieser Dissertation realisiert. In den meisten Fällen wurde zur Analyse die Rasterkraftmikroskopie verwendet, da sie die Methode der Wahl ist, um nicht-leitende, mesoskopisch strukturierte Oberflächen zu untersuchen.
Die Bedeutung der Wahl der zu strukturierenden Oberfläche konnte durch die Untersuchung der ersten adsorptions- und trocknungsstabilen Vesikel, bestehend aus dem Polymer des meso-Tetrakis-[(bixinylamino)-o-phenyl]-porphyrins und seines Zink-Komplexes. Aufgrund der Wechselwirkung mit der Oberfläche werden die Vesikel deformiert, wobei für verschiedene Oberflächen unterschiedlich große Abweichungen von der Kugelgestalt festgestellt wurden.
Bis(2,2´-bipyridyl)(dioctadecyl-2-[2,2´-dipyridylmethylen] malonat) ruthenium(II) dihexa-fluorophosphat bildet adsorptionsstabile multischichtige Micellen. Dies ist das erste Beispiel eines micellaren Aggregats, das eine derartige Stabilität aufweist.
Für die Strukturierung der Oberflächen wurden verschiedene Ansätze verfolgt. Zum einen wurde ein sequentieller Ansatz realisiert: Faseraggregate, die aus Amphiphilen oder Bolaamphiphilen bestehen, wurden an eine Oberfläche adsorbiert. Anschließend wurde die übrige freigebliebene Oberfläche mit einem selbstaggregierten Film beschichtet. Im Falle der Aggregate aus Bolaamphiphilen konnte der Effekt der Konfiguration der Kopfgruppen sowie der Länge der Alkylketten auf die Aggregation beschrieben werden.
Die zweite Technik zur Strukturierung der Oberflächen war der Transfer eines domänenbildenden, gemischten Langmuir-Filmes, bestehend aus einem Porphyrin und einer Fettsäure, auf eine Oberfläche. Die verschiedenen Domänen konnten mit dem Rasterkraftmikroskop eindeutig zugewiesen werden. In einigen Fällen gelingt es durch die rasternde Spitze die Aktivierungsenergie für eine Phasenumwandlung zuzuführen. Dabei wird eine neue Gleichgewichtsphase erreicht, die sich von der Gleichgewichtsphase auf dem Wasser des Troges unterscheidet.
Durch Schichtung von Langmuir-Blodgett-Filmen konnte eine Elektronen-Donator/Akzeptor-System aufgebaut werden, bei dem eine partielle Fluoreszenzlöschung auftritt. Dabei spielt die Orientierung der Porphyrinmoleküle, die als Elektronendonor fungieren, relativ zum Chinonfilm, der als Elektronenakzeptor dient, eine entscheidende Rolle.
Als Chinonkomponente wurde 2-Octadecyl-chinon-5-sulfonsäure verwendet. Ein Langmuir-Blodgett-Film dieser Substanz zeigte faserförmige, nematische Strukturen, in denen verschiedene Typen von Disklinationen auftraten. Die Beobachtung einer Feinstruktur dieser Fasern erlaubte die Aufstellung eines Modells.
Mittels der Selbstaggregation von 5,10,15,20-Tetrakis-[meta-Isothiocyanatophenyl]-porphyrin auf Goldoberflächen und dem anschließenden Aufbau einer Monoschicht von Octadecanthiol um die Porphyrine konnten monomolekulare Vertiefungen in einer Monoschicht geschaffen werden, in denen sich eisartiges Wasser befindet. Die Poren können mit 1,2-trans-Cyclohexandiol für Hexacyanoferrat-Ionen undurchlässig gemacht werden.
Durch Elektropolymerisation gelang es einen Porphyrindraht herzustellen, dessen Länge die aller bisherigen Porphyrindrähte um etwa einen Faktor von 1000 übertrifft. Präparative cyclische Voltammetrie von Zink-5,15-dichloro-10-[4,4´-bipyridinium-perchlorat]-porphyrin führte zu zwei parallel verlaufenden Porphyrinsträngen, da die Ausgangsstoffe bereits dimer vorliegen. Die Stränge konnten mit Rasterkraftmikroskopie und Transmissions-elektronenmikroskopie nachgewiesen werden.
Insgesamt gelang es, mit verschiedenen Ansätzen unter Verwendung von organischen Molekülen und ohne lithographische Methoden, Oberflächen mesoskopisch und nanoskopisch zu strukturieren. Auf den gewonnenen Erfahrungen läßt sich aufbauen, um kleine mesoskopisch strukturierte Funktionseinheiten herzustellen. |
