ʵ

Uutiset

Elektronien välinen vuorovaikutus nähty orgaanisessa molekyylissä

Julkaistu:
Tutkijat ovat havainneet ja kuvanneet yhden molekyylin sisällä tapahtuvia elektronien välisiä vuorovaikutuksia.

Tutkimuksen tavoitteena on ymmärtää molekyylien elektronirakennetta ja vuorovaikutusilmiöitä  paremmin, jotta tutkimustietoa voidaan hyödyntää optoelektroniikan sovelluksissa, kuten orgaanisissa valodiodeissa (OLED), orgaanisissa kanavavaikutustransistoreissa (OFET) ja aurinkokennoissa.

Nature Physics -lehdessä julkaistussa artikkelissa Aalto-yliopiston ja Zürichin yliopiston tutkijat esittelevät kobolttiftalosyaniini-molekyylillä tehtyjä mittauksia, joiden ymmärtämiseksi täytyy ottaa elektronien vuorovaikutusilmiöt huomioon. Uusi havainto vahvisti, että kokeellisesti mittaukset ja teorian pohjalta tehdyt ennusteet vastaavat toisiaan. ”Oli erittäin jännittävää nähdä, miten teoria ja kokeet tuottivat saman tuloksen”, Peter Liljeroth Atomic Scale Physics –ryhmästä kertoo.

Vasen: Kobolttiftalosyaniinin (CoPC) kemiallinen rakenne. Oikea: Kobolttiftalosyaniinin kokeelliset ja teoreettiset aaltofunktiot.

Quantum Many-Body Physics –ryhmän vetäjä Ari Harju pitää tärkeänä, että teoreettisesti ennustettuja, monimutkaisia ilmiöitä voidaan havaita kokeellisesti. ”Tämä on tärkeä askel kun halutaan ymmärtää, miten sähkövirta siirtyy yksittäisissä molekyyleissä ja molekyyliryppäissä.”

Tohtoriopiskelija Fabian Schulz havaitsi, että kobolttiftalosyaniinimolekyyleillä tehdyt mittaukset eivät vastanneet tällaisten mittausten tavanomaista tulkintaa. ”Mitatuissa niin sanotuissa tunnelointispektreissä  näkyi useita ylimääräisiä piikkejä paikoissa, joissa niitä ei olisi pitänyt olla lainkaan”, Schulz kertoo.

Kokeet tehtiin kobolttiftalosyaniinimolekyyleillä (CoPC), jotka olivat yhden atomin paksuisella boorinitridikerroksella iridiumpinnalla

Ari Harju toi esiin ajatuksen, että koetuloksia voitaisiin ymmärtää ottamalla huomioon elektronien väliset vuorovaikutukset, jotka tavallisesti ohitetaan tällaisten kokeiden tulkinnassa. Ari Harju tiimeineen yhteistyössä Zürichin yliopiston Ari P. Seitsosen kanssa laski teoreettiset ennusteet koetuloksille ottaen huomioon myös vuorovaikutusilmiöt.

Peter Liljerothin johtama Atomic Scale Physics ‑ryhmä on erikoistunut pyyhkäisytunnelointimikroskopiaan (STM), jossa näytteen rakenteellisia ja sähköisiä ominaisuuksia mitataan atomitason tarkkuudella käyttämällä pientä sähkövirtaa, joka kulkee terävän mittakärjen ja johtavan pinnan välillä.

Tunnelointimikroskoopin (STM) kuva  kobolttiftalosyaniinimolekyyleistä (CoPC) kahdessa eri varaustilassa.

Tässä tutkimuksessa Liljerothin ryhmä käytti STM-tekniikkaa pinnan yhden molekyylin läpi kulkevan virran mittaamiseen lisäämällä tai poistamalla eri energiatasoilla olevia elektroneja. Elektronit ”elävät” molekyylin sisällä ns. molekyyliorbitaaleilla, jotka määrittävät niiden energian ja kvanttimekaanisen aaltofunktion muodon. Näitä orbitaaleja voidaan tutkia kokeellisesti mittaamalla molekyylin läpi kulkevaa virtaa jännitteen funktiona.

Tutkimus tehtiin Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella ja Zürichin yliopistolla. Aalto-yliopiston ryhmät kuuluvat Suomen Akatemian Matalien lämpötilojen kvantti-ilmiöiden ja komponenttien ja Laskennallisen nanotieteen huippuyksiköihin. Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Akatemia ja Euroopan tutkimusneuvosto ERC.


äپٴDz:

Peter Liljeroth
peter.liljeroth@aalto.fi
puh. +358 50 363 6115

Ari Harju
ari.harju@aalto.fi
puh. +358 50 571 0412

Teknillisen fysiikan laitos
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu

  • äٱٳٲ:
  • Julkaistu:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Henkilö koskettaa suurta kiveä tiilirakennuksen edessä, sinisen taivaan alla.
Kampus, Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Glitch-teos haastaa näkemään taiteen eri valossa

Laura Könösen veistos paljastettiin 14.10. Otaniemen kampuksella.
Moderni rakennus, jossa värikäs laatoitettu julkisivu, jossa integroitu aurinkopaneeli. Taivas on kirkas ja vaaleansininen.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Hiilipohjaiset radikaalit ovat tulevaisuuden aurinkokennoteknologiaa

Kansainvälisen tutkimusryhmän löydös on merkittävä askel kohti kevyitä, joustavia ja energiatehokkaita aurinkokennoja.
Joukko kerääntynyt moderniin rakennukseen isojen ikkunoiden ja puisten yksityiskohtien kanssa, seuraa puhujaa lavalla.
Tutkimus ja taide, Yliopisto Julkaistu:

Aalto ARTS viestii verkostolleen uudella uutiskirjeellä ja avaa keskustelua LinkedInissä

Taiteiden ja suunnittelun korkeakoulu on käynnistänyt uuden Friends of Aalto ARTS -uutiskirjeen sekä avannut oman LinkedIn-sivun.
Mies tummansinisessä paidassa ja mustissa housuissa nojaa ruskeaan kalliomuurin seinään takan lähellä, jossa on kynttilöitä.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Endurance ei ollutkaan aikansa vahvin laiva ja sen puutteet olivat tiedossa – tutkimusmatkailija Shackletonin aluksen uppoamisesta paljastui uutta tietoa

Uusi tutkimus osoittaa, että tutkimusmatkailija Ernest Shackletonin kuuluisa Endurance-alus ei ollut rakenteellisesti riittävän kestävä ahtojäiden puristukseen. Shackleton myös tiesi aluksen puutteista ennen huonosti päättynyttä matkaansa Etelämantereelle.