Fenomeni di autoorganizzazione e proprietà elettriche di film ultrasottili di molecole coniugate supportati da solidi

Progetto: Research project

Dettagli progetto

Description

In questo progetto si vogliono studiare i processi di autoaggregazione su substrati solidi di alcuni sistemi molecolari coniugati, nonché le loro proprietà elettriche di potenziale interesse per la realizzazione di nuovi dispositivi elettronici.
L’attenzione sarà focalizzata su sistemi di benzoimidazoli e benzotiazoli su oro, nonché di politiofeni derivatizzati e di molecole aromatiche a più basso peso molecolare su superfici a base di silicio. I sistemi molecolari verranno trasferiti su solido da fase liquida. I processi di autoorganizzazione verranno investigati variando diversi parametri sperimentali quali temperatura, pressione e velocità di trasferimento. Le strutture ottenute saranno interpretate sulla base di modelli di termodinamica d’equilibrio e fuori dall’equilibrio.
Le proprietà elettriche dei film molecolari saranno studiate mediante tecniche di spettroscopia a effetto tunnel in una configurazione a sandwich metallo/molecola/metallo o mediante la realizzazione di dispositivi a effetto di campo con configurazione tradizionale di “bottom gate”.
Questi studi oltre ad avere risvolti di carattere fondamentale (fenomenologie connesse alla crescita di strutture supramolecolari supportate da solidi e proprietà di trasporto in molecole organiche), sono di particolare interesse per diversi settori delle nanotecnologie con particolare riguardo alla realizzazione di transistori e sensori organici.

Layman's description

Il programma di ricerca ha due obiettivi principali:
a) lo studio dei processi di autoorganizzazione su substrati solidi di sistemi di molecole organiche coniugate; b) la correlazione della struttura dei film molecolari di cui al punto (a) con le loro proprietà elettriche al fine di verificare la loro potenziale applicabilità in dispositivi elettronici.
Fra i sistemi di molecole organiche coniugate verranno essenzialmente studiati: sistemi molecolari aromatici, che danno luogo a interazioni intermolecolari anisotrope; molecole di tioli aromatici differentemente derivatizzate; politiofeni coniugati con vari sostituenti laterali.
Per quanto riguarda i sistemi aromatici con interazione anisotropa si vogliono studiare le condizioni per l’ottenimento di sistemi supramolecolari monodimensionali lineari che a causa dell’estesa coniugazione sono di potenziale interesse applicativo in nanoelettronica come “fili” conduttori. Questi sistemi verranno trasferiti essenzialmente mediante la tecnica di “spin coating”, la quale generalmente permette, modulando opportunamente le condizioni di trasferimento, di ottenere film distribuiti omogeneamente sulla fase solida. La formazione delle strutture in dipendenza delle condizioni sperimentali sarà studiata e interpretata considerando i processi di evaporazione del solvente, possibili rotture del film dovute a fenomeni di instabilità, l’idrodinamica del processo e gli stadi di equilibrio termodinamici. L’anisotropia dell’interazione intermolecolare sarà presa in particolare considerazione come punto chiave per la formazione di addotti supramolecolari.
Nel caso dei tioli aromatici si cercherà di sfruttare il processo di aggregazione spontanea da fase liquida su substrati di oro (111), al fine di realizzare monostrati molecolari compatti di potenziale interesse per la fabbricazione di dispositivi con configurazione a sandwich metallo/film molecolare/metallo. La scelta di utilizzare elettrodi di oro è essenzialmente dovuta al fatto che i tioli formano con le loro superfici legami (zolfo-oro) stabili e con bassa resistenza elettrica di contatto. In particolare si prevede di utilizzare benzotiazoli e benzoimidazoli differentemente derivatizzati e si studieranno mediante la tecnica di “Scanning Tunnelling Microscopy” le proprietà di trasporto elettrico all’interno dell’eterogiunzione oro/molecola/sonda-STM.
Infine i politiofeni coniugati verranno utilizzati in quanto si sono rivelati una classe di composti di grande interesse applicativo sia per la grande versatilità che offrono in fase di sintesi nel variare la loro struttura con gruppi funzionali laterali sia per le recenti scoperte che dimostrano le loro importanti proprietà ad effetto di campo. I politiofeni coniugati verranno trasferiti mediante la tecnica Langmuir-Shaefer (LS) su substrati a base di silicio. I film ottenuti verranno investigati come strati molecolari attivi per la realizzazione di transistor e di sensori innovativi.

Metodi

- Trasferimento dei sistemi molecolari su substrati solidi

Il processo di trasferimento utilizzato può determinare la struttura, la morfologia, gli stati di aggregazione, così come l’uniformità di spessore del film. I sistemi molecolari che verranno utilizzati sono tutti solubili in solventi organici volatili e di conseguenza potranno essere trasferiti sui substrati solidi o mediante tecniche classiche di “self-assembling” da fase liquida e di evaporazione da solvente organico (“casting”, “spin coating”), o mediante tecniche di assemblaggio strato dopo strato, quali Langmuir-Blodgett (LB) e Langmuir-Shäfer (LS). Queste ultime due tecniche permettono di ottenere film organici controllando lo spessore su scala molecolare e offrono la possibilità di produrre in modo semplice strutture a multistrati.

- Caratterizzazione strutturale dei film molecolari

I film molecolari supportati da solidi ver
StatoAttivo
Data di inizio/fine effettiva1/1/04 → …

Fingerprint

Esplora i temi di ricerca toccati da questo progetto. Queste etichette sono generate sulla base dei riconoscimenti/sovvenzioni sottostanti. Insieme formano una fingerprint unica.