Dipl. Phys. Thomas Baumgärtel

Binding and characterization of fluorescent nano-aggregates on structured surfaces

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Kurzfassung in Deutsch

Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die selektive Funktionalisierung von Siliziumoxidnanostrukturen auf alkyl-passivierten Siliziumoberflächen welche durch rasterkraftmikroskopisch induzierte lokale anodische Oxidation (LAO) erzeugt werden. Bei der gezielten Immobilisierung von funktionalen Molekülen auf den Strukturen werden zwei verschiedene Routen verfolgt – Anbindung von ionischen Farbstoffen über elektrostatische Wechselwirkungen sowie stufenweise kovalente chemische Anbindung von bi-funktionalen Verbindermolekülen und Farbstoffen. Eine Untersuchung der hergestellten funktionalen Strukturen erfolgt mittels Rasterkraftmikroskopie, Raster-Kelvin-Mikroskopie sowie zeitaufgelöster Fluoreszenzmikroskopie und-spektroskopie. Durch zwei unabhängige Methoden kann gezeigt werden dass die Ladungen im lokalen Oxide vergleichsweise stabil sind und die elektrostatische Anbindung somit auch noch nach Tagen möglich sein sollte. Das Verhalten der elektrostatisch angebundenen Farbstoffe hängt stark von deren Art ab. Während es bei Rhodamin 6G nur zu einer minimalen spektralen Änderung im Vergleich zur Lösung kommt so zeigen spermin-funktionalisierte Perylenbisimidfarbstoffe eine deutliche H-Aggregation und Ausbildung von Excimerzuständen. Diese Zustände sind eindeutig thermisch aktiviert und zeigen eine wesentlich höhere Aktivierungsenergie als bei allen anderen bisher untersuchten Perylenaggregaten sowie eine Hysterese bei Temperaturveränderung. Die physikalische Ursache für dieses Phänomen liegt allem Anschein nach in der elektrostatischen Anbindung selbst welche ein instabiles Gleichgewicht mit der Wechselwirkung der Moleküle untereinander bildet. Eine geordnete kovalente Anbindung von funktionalen Silanmolekülen an die mittels LAO erzeugten Strukturen erfordert sehr definierte Prozessparameter. Die spektroskopische Untersuchung von an die funktionalen Silane chemisch angebundenen Fluoresceinfarbstoffen lässt indirekte Schlüsse auf deren Belegungsdichte und damit die Qualität der Silanmonolage zu.

weitere Metadaten

Schlagwörter
(Deutsch)
lokale anodische Oxidation, AFM-Lithographie, KPFM, Rhodamin 6G, Perylenbisimid, E-Excimer, zeitaufgelöste optische Spektroskopie, Silanisierung, Fluoresceinthioisocyanat, Funktionalisierung, Nanostrukturen, Perylenbisdicarboximide
Schlagwörter
(Englisch)
local anodic oxidation, AFM lithography, KPFM, rhodamine 6G, perylene-bisimide, E-excimer, temporally resolved optical spectroscopy, silanization, fluorescein-thio-isocyanate, functionalization, nanostructures
SWD SchlagworteRasterkraftmikroskopie, Lithographie, Rhodaminderivate, Kelvin-Sonde, Dimer-Konfiguration, Fluoreszenzspektroskopie, Zeitauflösung, Silanderivate, Fluoresceinderivate, Nanostruktur
DDC Klassifikation530
DDC Klassifikation535
DDC Klassifikation541
Institution(en) 
HochschuleTechnische Universität Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
InstitutInstitut für Physik
ProfessurOptische Spektroskopie und Molekülphysik
BetreuerProf. Dr. Christian von Borczyskowski
GutachterProf. Dr. Christian von Borczyskowski
Prof. Dr. Robert Magerle
DokumententypDissertation
SpracheEnglisch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)20.02.2012
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung10.07.2012
Veröffentlichungsdatum (online)27.07.2012
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-91552

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