Ett internationellt team av forskare runt Dr. Georg Heimel och Prof. Norbert Koch från HZB och Humboldt University Berlin har avslöjat mysteriet om vad metall- och kolföreningar har gemensamt. Deras upptäckt möjliggör mer fokuserade förbättringar av kontaktskikt mellan metallelektroder och aktiva material i organiska elektroniska enheter.

Fram tills nu var det praktiskt taget omöjligt att exakt förutsäga vilka molekyler som presterade bra på jobbet. De måste i princip identifieras genom trial-and-error.

"Vi har arbetat med den här frågan i ett antal år nu och kunde äntligen komma fram till en avgörande bild med en kombination av flera experimentella metoder och teoretiska beräkningar, " förklarar Georg Heimel. Forskarna undersökte systematiskt olika typer av molekyler vars ryggrad består av samma kedja av sammansmälta aromatiska kolringar. De skilde sig bara i en liten detalj:antalet syreatomer som skjuter ut från ryggraden. Dessa modifierade molekyler placerades på de typiska kontaktmetallerna guld, silver, och koppar.

Med hjälp av fotoelektronspektroskopi (UPS och XPS) vid HZB:s egen BESSY II synkrotronstrålningskälla, forskarna kunde identifiera kemiska bindningar som bildades mellan metallytorna och molekylerna samt mäta energinivåerna hos ledningselektronerna. Kollegor från Tysklands Tübingen-universitet bestämde det exakta avståndet mellan molekylerna och metallytorna med hjälp av röntgenmätningar av stående vågor tagna vid ESRF-synkrotronstrålningskällan i Grenoble, Frankrike.

Dessa experiment visade att vid kontakt mellan syreatomerna som sticker ut från ryggraden och flera av metallerna, molekylernas inre struktur förändrades på så sätt att de förlorade sina halvledande egenskaper och istället antog ytans metalliska egenskaper. Trots liknande förutsättningar, denna effekt observerades inte för den "bara" ryggradsmolekylen. Från observationen vilka molekyler som genomgick dessa typer av drastiska förändringar på vilken metall, forskarna kunde härleda allmänna riktlinjer. "Vid denna punkt, vi har en ganska bra känsla för hur molekyler borde se ut och vad deras egenskaper bör vara om de ska vara bra mediatorer mellan aktiva organiska material och metallkontakter, eller, som vi vill kalla det, bra på att bilda mjuka metalliska kontakter, säger Heimel.