{"id":236456,"date":"2020-08-05T09:00:00","date_gmt":"2020-08-05T07:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=236456"},"modified":"2020-08-05T09:00:00","modified_gmt":"2020-08-05T07:00:00","slug":"grenzeigenschaften-von-hybridmaterialien-fur-elektronikbauteile-neu-definiert","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/grenzeigenschaften-von-hybridmaterialien-fur-elektronikbauteile-neu-definiert\/","title":{"rendered":"Grenzeigenschaften von Hybridmaterialien f\u00fcr Elektronikbauteile neu definiert"},"content":{"rendered":"\n

Ob OLED-Displays oder organische Solarzellen: Wer deren Anwendung optimieren m\u00f6chte, muss sich mit den Grenzfl\u00e4chen der genutzten Hybridmaterialien auseinandersetzen. Denn der Kombination aus organischen und anorganischen Komponenten kommt eine Schl\u00fcsselrolle zu. Genau deshalb gehen Oliver Hofmann und seine Arbeitsgruppe am Institut f\u00fcr Festk\u00f6rperphysik der TU Graz<\/a> dieser Fragestellung nach. <\/p>\n\n\n\n

Theorien zum langreichweitigen Ladungstransfer<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

K\u00fcrzlich widmete sich das Team dem langreichweitigen Ladungstransfer. Wichtig zu wissen: Ein Elektronentransfer von einem Material zum anderen tritt bereits im ausgeschalteten Zustand auf, sofern sich im benachbarten Material energetisch g\u00fcnstigere Zust\u00e4nde f\u00fcr die Elektronen befinden. <\/p>\n\n\n\n

Bis dato war sich die Wissenschaft noch nicht einig, wie weit dieser Transfer von Elektronen im organischen Material reichen kann. Die fundamentale Frage lautete also zun\u00e4chst: Bis in welche Molek\u00fcllage hinein findet er statt? So berichten viele Studien, dass sich dieser Effekt bei organisch-anorganischen Grenzfl\u00e4chen auf die erste Lage beschr\u00e4nkt. Das ist jene Lage, in der die organischen Molek\u00fcle (organische Schicht) in direktem Kontakt mit der Metalloberfl\u00e4che (anorganische Schicht) stehen.<\/p>\n\n\n\n

Andere Berichte wiederum gehen davon aus, dass der Effekt auch \u00fcber gr\u00f6\u00dfere Entfernungen bis zur zweiten Lage oder dar\u00fcber hinaus reicht. Und genau das macht die Sache interessant: \u201eWenn es das gibt, k\u00f6nnte man den Effekt f\u00fcr die Senkung des elektrischen Widerstands des Hybridmaterials nutzen und sie dadurch energieeffizienter machen\u201c, erkl\u00e4rt Hofmann sein Forschungsinteresse.<\/p>\n\n\n\n

Widerlegung der Hypothesen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Um diesen organisch-anorganischen Grenzfl\u00e4chen noch genauer auf die Spur zu kommen und vor allem langreichweitigen Ladungstransfer nachzuweisen, untersuchten die Forschenden eine Kupfer-Tetracyanoethylen-Grenzfl\u00e4che (TCNE\/Cu(111)). \u201e\u2026da es hier besonders starke experimentelle Daten gibt, die einen langreichweitigen Ladungstransport nahelegen,\u201c erkl\u00e4rt Hoffmann. Es gibt bis dato keine klare Theorie, wieso manche Systeme diesen Effekt zeigen. Aber Hoffmann und sein Team wollten \u201edieses R\u00e4tsel l\u00f6sen, um eine Grundlage daf\u00fcr zu schaffen, wie man Materialien mit der gleichen Eigenschaft herstellen kann.\u201c<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr ihre Analyse nutzen die Wissenschaftler die beiden neuen maschinellen Lernverfahren SAMPLE und BOSS. Durch die Kombination beider Verfahren konnten die Forschenden f\u00fcr die TCNE-Cu-Grenzfl\u00e4chen \u00fcber zwei Millionen potenzielle Grenzfl\u00e4chenstrukturen identifizieren. Und: Sie konnten das Verhalten der Molek\u00fcle unter den diversen experimentellen Bedingungen vorhersagen. Die Ergebnisse zeigten, dass es zu keinem langreichweitigen Ladungstransfer kommt! Stattdessen \u00e4ndern die Molek\u00fcle im System ihre Struktur.<\/p>\n\n\n\n

Erfolg durch Duo maschinellen Lernens<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Beim Aufbringen von Molek\u00fclen behalten diese meist ihre \u00fcbliche Anordnung. Zudem versuchen sie, sich dichter zusammenzudr\u00e4ngen, bis sie ab einer gewissen Dichte schlie\u00dflich von der ersten in die zweite Lage wachsen. Anders im TCNE\/Cu(111)-System: Hier wechseln die aufgebrachten Molek\u00fcle ab einer bestimmten Menge von der urspr\u00fcnglich liegenden Position in eine stehende. Sie richten sich also auf, um sich noch dichter zusammendr\u00e4ngen zu k\u00f6nnen. \u201eStehende Molek\u00fcle haben aber einen ganz anderen Ladungstransfer als liegende Molek\u00fcle\u201c, erkl\u00e4rt Hofmann und er f\u00fcgt hinzu: \u201eDie Strukturumwandlung ist experimentell schwer erkennbar, die Messergebnisse \u00e4hneln aber jenen von langreichweitigem Ladungstransport.\u201c Somit widerlegen die Untersuchungen die Hypothese des langreichweitigen Ladungstransfers. Und: Diese neuen Erkenntnisse k\u00f6nnen zuk\u00fcnftig direkt in die Entwicklung von neuen Materialien einflie\u00dfen, die die Effizienz elektronischer Bauteile verbessern sollen.<\/p>\n\n\n\n

Der Einsatz der kombinierten maschinellen Lernverfahren SAMPLE und BOSS soll zuk\u00fcnftige Experimente in der Materialentwicklung dahingehend unterst\u00fctzen, dass solche Fehlinterpretationen nicht mehr auftreten. Durch einen tieferen Blick in die physikalischen Vorg\u00e4nge helfen die neuen Verfahren, dass keine Materialien mehr designt werden, die einem Effekt nachjagen, den es in dieser Form gar nicht gibt. Hofmann unterstreicht den Vorteil der neuen Methode: \u201eDank der beiden Verfahren k\u00f6nnen zuk\u00fcnftig Millionen unterschiedlicher Strukturen simuliert werden.\u201c
Details zur Untersuchung ver\u00f6ffentlichten die TU Graz-Forschenden j\u00fcngst in Advanced Science.<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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