Das Innere einzelner Moleküle mittels Kelvin-Probe- und Kraftfeld-Spektroskopie untersuchen

Kürzlich ist es gelungen, einzelne Moleküle auf Oberflächen mittels Rasterkraftmikroskopie (RKM) mit funktionalisierten Spitzen mit bisher unerreichter Auflösung abzubilden. Zusätzlich zur Möglichkeit der höheren Auflösung bieten funktionalisierte Spitzen den entscheidenden Vorteil, dass die kurzreichweitigen Kräfte zwischen Spitze und Probe wohl definiert sind. Dies ermöglicht die gezielte Steuerung des Abbildungsprozesses im Experiment einerseits, sowie die quantitative Beschreibung der zugrundeliegenden physikalischen Phänomene von theoretischer Seite andererseits. Dies gilt nicht nur für die reine Abbildung sondern auch für die unterschiedlichen spektroskopischen Modi, wie die 3D-Kraft-Spektroskopie und Kelvin-Probe-Kraft-Spektroskopie. Das Ziel dieses Projektes ist es, diese neuen Möglichkeiten zu nutzen, um (i) molekulare Wechselwirkungen mit intra-molekularer Auflösung und (ii) die Polarität von Bindungen und deren Reaktion auf lokale elektrische Felder zu untersuchen. Dreidimensionale Kraftfeld- und Kelvin-Probe-Spektroskopie sollen diese Informationen liefern, wobei die Frequenzverstimmung, die lokale Kontaktpotenzialdifferenz und die Krümmung der Kelvin Parabel zueinander komplementäre Messgrößen sind. Um den Zusammenhang zwischen experimentellen Beobachtungen und den zugrundeliegenden physikalischen und chemischen Effekten herstellen zu können, werden die Experimente durch Simulationen von unserem Kollaborationspartner begleitet.