Rasterkraftmikroskopie und -spektroskopie am magnetischen Molekül Co-Salen (PDF)

Die vorliegende Arbeit behandelt Experimente zur Rasterkraftmikroskopie und
-spektroskopie an dem magnetischen Molekül Co-Salen. Sie zeichnet dabei die
Entwicklung dieser Experimente, angefangen beim Design und Aufbau von
Präparationseinrichtungen über die Messungen bis hin zu Vergleichen mit
Rechnungen nach.
In den ersten beiden Kapiteln werden die für die Experimente notwendigen
physikalischen und messtechnischen Grundlagen vorgestellt. Anschließend wird
die verwendete Instrumentierung beschrieben. Hier werden vor allem, speziell
für die hier vorgestellten Experimente entworfene und die bestehende Instrumentierung
erweiternde, Teile detailliert beschrieben. Dabei handelt es sich neben
einem neuen Probenhalterdesign und einer Vorrichtung zum Spalten von
isolierenden Einkristallen vor allem um einen neuartigen Verdampfer. Dieser
Verdampfer kann direkt in einem, bei kryogenen Temperaturen betriebenen,
Rasterkraftmikroskop verwendet werden um Moleküle auf kalte Substrate aufzubringen.
Das Prinzip des Verdampfers ermöglicht eine Nachrüstung ohne
Änderungen an empfindlichen Teilen des Mikroskops und ist darüber hinaus
auch leicht an andere Aufbauten adaptierbar. Im Zuge dieser Arbeit wurde dabei
eine neue Technik für die Herstellung einer ultra-hoch-vakuum-tauglichen
Metall-Keramik-Verbindung entwickelt.
In den, nach der Beschreibung der Probenpräparation, vorgestellten Messungen
wird erstmals, neben der Orientierung auch der Adsorptionsplatz eines organischen
Moleküls wie dem Co-Salen auf einem (Volumen) Isolator bestimmt.
Dazu wurde das Substrat parallel zur Abbildung eines Moleküls atomar aufgelöst.
Im letzten Kapitel wird die Problematik behandelt, dass es im Falle
von Substraten, die aus mehreren Elementen bestehen, in der Regel unklar
ist, welche Signale in den Messdaten die einzelnen Elemente repräsentieren.
Um dies zu beantworten, wurden am University College London Berechnungen
angestellt, die zusammen mit hier gezeigten Spektroskopiedaten für die
Kombination aus ionischen Substraten und metallischen Messspitzen eine eindeutige
und allgemein gültige Zuordnung ermöglichen.