Lösung von Kristallstrukturen von dünnen organischen Filmen

Die Lösung von Kristallstrukturen von dünnen Filmen ist für die Anwendung von organischen Materialien relevant. Unbekannte polymorphe Kristallstrukturen können entstehen, wenn Oberflächen während des Kristallisationsprozesses vorliegen. Derartige oberflächen induzierte Kristallstrukturen sind insbesondere in der organischen Elektronik aber auch in der Pharmazie von Bedeutung, da eine deutliche Verbesserung der Eigenschaften für Anwendungen beobachtet wurde. Die Lösung der Kristallstrukturen wird in einer Kombination aus experimentellen Methoden und theoretischen Rechnungen durchgeführt indem Beugung von Röntgenstrahlung unter streifenden Einfall (GIXD) mit Modellierung der molekularen Packung kombiniert wird. Dieses Projekt soll zwei offene Probleme des Gebietes der Kristallstrukturlösung dünnen Filme bearbeiten. Das erste Problem betrifft die Zuordnung von Laue Indizes zu Bragg Peaks (die sogenannte Indizierung) um Gitterkonstanten und die Kristallorientierung der Kristalle zu bestimmen. Mathematische Gleichungen für die Entwicklung von Algorithmen müssen hergeleitet werden sodass numerische Methoden entwickelt werden können. Das zweite Problem steht im Zusammenhang mit bi-axial orientierten Kristallen auf Oberflächen, derartige Orientierungen beobachtet man bei epitaktisch gewachsenen Filmen. Die Aufnahme eines kompletten Beugungsbild wird durch eine neuartige experimentelle Methode durchgeführt unter Verwendung von GIXD. Dabei wird die Probe um die Oberflächennormale gedreht und die gebeugte Intensität während einer 360 Rotation integriert, damit kann man vollständige Beugungsbilder von epitaktisch gewachsenen Kristalliten aufnehmen. Große Volumina des reziproken Raumes können so untersucht werden, eine deutliche Verbesserung der experimentellen Daten in Bezug auf Peakposition und Peakintensität wird erwartet. Die Methoden der Kristallstrukturlösung werden an dünnen Filmen des Moleküls 2-decyl-7-phenyl- [1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophen angewandt, ein Molekül mit herausragender Eignung für organischen Dünnfilmtransistoren. Die chemische Struktur des Moleküls zeigt niedrige Symmetrie, daher ist eine starke Tendenz zu Polymorphismus zu erwarten. Eine systematische Variation der Kristallisationsbedingungen durch Lösungsmittelprozessierung und durch Aufdampfen in Vakuum unter Verwendung biaxialer Kristallisation durch orientierte Nukleation und durch gerichtete Kristallisation auf ein-achsigen oder einkristallinen Oberflächen wird die Vielfalt der polymorphen Kristallstrukturen des Moleküles zeigen. Dieses Projekt ist ein Beitrag zum Gebiet der Kristallographie dünnen Filme, da eine definierte Methodik zur Lösung von Kristallstrukturen von dünnen Filmen nicht vollständig entwickelt ist.

Polymorphismus ist ein sehr häufig beobachtetes Phänomen in dünnen Filmen, da die Präsenz einer Oberfläche während des Kristallisationsprozesses häufig zur Entstehung neuer unbekannter Kristallstrukturen führt. Die Methodik "Röntgenbeugung unter streifenden Einfall" wird speziell zur kristallographischen Charakterisierung dünner Filme verwendet. Dieses Projekt liefert Beiträge zur Lösung von Kristallstruktur an dünnen Filmen. Neue Routinen zur Indizierung von Beugungsbildern wurden methodisch erstellt, aber auch spezielle Software zur Auswertung von experimentellen Daten entwickelt. Eine Vielzahl von Systemen - vorzugsweise Molekülkristalle auf Oberflächen - wurden in Bezug auf deren kristallographischne Eigenschaften in dünnen Filmen untersucht.