Ein Molekular-skaliges Porträt der Domain-Bildgebung in organischen Oberflächen

Der Fortschritt im allgemeinen Verständnis von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in organischen Stoffen erfordert experimentelle Werkzeuge, die in der Lage sind, strukturelle Details abzubilden, wie molekulare Packungen oder Domänenattribute bei ultradünnen Filmen. Ein Betriebsmodus der Rasterkraft­mikroskopie, bezogen auf die Reibungs­kraft­mikroskopie (FFM) und bekannt als transversale Scher­mikro­skopie (TSM), hat die Fähigkeit gezeigt, die Orientierung von kristallinen Domänen in organischen Oberflächen mit einer Nanometer­auflösung zu zeigen. Trotz dieser vielver­sprechenden Ergebnisse bleiben zahlreiche Fragen über den physika­lischen Ursprung des TSM-Domain-Imaging-Mecha­nismus. Als Maßstab für einen PTCDI-C8-Sub-Monolayer zeigen wir experimentell und theoretisch, dass ein solcher Mechanismus die gleiche atomar­skalige Stick-Slip-FFM ist, die zur Winkel­abhängig­keit beider Signale führt. Gitter­aufgelöste Bilder, die oben auf unter­schiedlich orientierten PTCDI-C8-Molekül­domänen gewonnen wurden, sind entscheidend für die azimutale Probe­nahme ohne die Notwen­digkeit einer Proben­rotation. Die Simulationen zeigen, dass, obwohl die Oberflächen­kristallographie die direkte Ursache der FFM- und TSM-Signale ist, die Mani­festation der Anisotropie weitgehend von der Amplitude der Ober­flächen­potential­wellung sowie von der Temperatur abhängt. Diese Arbeit liefert eine neuartige nano­skalige Strategie für die quanti­tative Analyse von organischen Dünn­filmen auf Basis ihrer nano­tribo­logischen Reaktion.