DE10024059A1

DE10024059A1 - Optisch induzierte Oberflächenmodifizierung im Nanometerbereich

Info

Publication number: DE10024059A1
Application number: DE2000124059
Authority: DE
Inventors: Ludwig Brehmer; Peter Karageorgiev; Burkhard Stiller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2002-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sachverhalt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur optisch induzierten photochemischen oder/und photophysikalischen Modifizierung organischer Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierung lokal und kontaktlos durch eine elektrisch leitfähige Sonde (Spitze) erfolgt und die Oberflächen, organische Schichten oder Festkörper-Oberflächen sind. Darüber hinaus ist kein elektrisches Feld zwischen Spitze und organischem Material zur Erreichung des Effektes notwendig. Das Verfahren ermöglicht eine Modifizierung der elektrischen, optischen, mechanischen, thermischen, magnetischen, chemischen und topologischen Oberflächeneigenschaften. Das Verfahren und die Vorrichtung ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des eingestrahlten elektromagnetischen Feldes in der Nähe der leitenden Sonde lokal verstärkt wird. DOLLAR A Der Effekt der lokalen Intensitätsverstärkung des elektromagnetischen Feldes nahe einem leitfähigen Objekt, dass kleiner als die Wellenlänge des elektromagnetischen Feldes ist, erlaubt eine Konzentration der optischen Energie zwischen der elektrischen Sonde und dem Substrat. Von Bessel (1) wurde vorgeschlagen, die Oberfläche einer Sonde durch Bestrahlung mit einem Laser zu modifizieren. Gorbunow und Pompe (2) und Jersch und Dickmann (3) benutzen diesen Gedanken, um mit einem Hochleistungslaser die Topographie eines metallischen Films zu verändern. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, durch Nutzung eines neuen Effektes ...

Description

Zum ersten Mal ist eine lichtinduzierte lokale Modifizierung des Oberflächenpotentials eines azobenzolhaltigen Films im Nahfeld der Spitze eines Rastermikroskops beobachtet worden. Die Modifizierung trat auf, als die Spitze in einem festen Abstand zur Oberfläche (im berührungslosen Modus) gescannt wurde, während die Probe gleichzeitig mit Licht geringer Intensität bestrahlt wurde. Es wurde entdeckt, daß die lokal modifizierten Bereiche Flächen mit negativerem Oberflächenpotential sind. Die kleinste Ausdehnung dieser Flächen beträgt mehrere Hundert Nanometer mit einer Differenz des Oberflächenpotentials von einigen wenigen Hundert Millivolt. Es wurden keine Veränderungen der Topographie beobachtet.

Einleitung

Die Photoisomerisation von Azobenzol im festen Zustand ist seit den frühen 70er Jahren Gegenstand intensiver Studien. In diesem Zusammenhang gibt es zahlreiche grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung von Materialien für die reversible Lichtstrahldatenregistrierung.^{1,2,3,4,5,6,7}

Während der Bestrahlung eines azobenzolhaltigen Films mit Licht einer spezifischen Spektralbande kann es zu zwei Prozessen kommen. Einer dieser Prozesse ist die Isomerisation selbst, einschließlich der photoinduzierten^1,2 trans-cis- und cis-trans-Übergänge und der thermischen Relaxation^8,9,10 (cis- trans). Der andere Prozeß ist die Orientierung der Azobenzolgruppen, so daß ihr Übergangsdipolmoment senkrecht zum elektrischen Feldvektor der anregenden Strahlung verläuft^3-5, ^11,12,13. Während der Isomerisation findet eine Neuverteilung der Elektronendichte statt, wodurch sowohl die Größe als auch die Richtung des molekularen Dipolmoments verändert wird^2,14,15. Wenn Azogruppen ursprünglich nichtzentralsymmetrisch¹⁶ entlang der Normalen zum Substrat orientiert sind (z. B. Z- oder alternierende Langmuir-Blodgett-Filme (LB-Filme), Self-Assembling-Filme u. a.), verursacht die sich verändernde Normalkomponente des Dipolmoments (wegen Isomerisation oder Orientierung) eine Veränderung des Oberflächenpotentials, die unter Verwendung des herkömmlichen Kelvin-Meßsondenverfahrens^17,18,19 und auch durch Kelvin-Rastermikroskopie²⁰ ermittelt werden kann.

Das Schreiben von Informationen in geordneten Azosystemen schließt die Schaffung von lokal isomerisierten/reorientierten Flächen ein. Das kann durch eine lokale Einwirkung des Lichts auf den Film erreicht werden. Die Konzentration der Lichtenergie innerhalb einer Fläche, die nicht größer als mehrere Zehntel eines Nanometers im Durchmesser ist, kann unter Verwendung des Effekts der lokalen Intensitätsverstärkung des elektromagnetischen Felds (LIEEF) in der Nähe eines leitenden Objekts, das viel kleiner als die Wellenlänge des Felds ist, realisiert werden^21,22. Auf der Grundlage der Theorie folgt daraus, daß das lokale elektrische Feld des Lichts (E_loc) um die Spitze eines Rastermikroskops herum bis zu 10³mal höher als der Untergrundfelddurchschnitt (E_ext) sein kann, wenn die Spitze als feldverstärkendes leitendes Nanoobjekt verwendet wird ^23,24. Ausgehend von dieser Überlegung schlug Wessels vor, die Oberfläche der Probe durch Bestrahlen des Zwischenraums zwischen der Spitze und dem Substrat mit einem Laser zu modifizieren. Gorbunow und Pompe²⁵ wie auch Jersch und Dickmann²⁶ setzten diese Idee in die Praxis um, indem sie einen Multi-Kilowatt-Laser (ca. 50 MW/cm²) verwendeten, um die Topographie von metallischen Filmen zu modifizieren. Diese künstlich geschaffenen Strukturen haben eine Größe von nur mehreren Zehnteln eines Nanometers, sind aber nicht nach dem gleichen Verfahren löschbar.

Unter Verwendung eines hemisphäroidischen Spitzenmodells (Fig. 1) kann gezeigt werden, daß hauptsächlich die Wellen verstärkt werden, deren Vektoren E parallel zur großen Halbachse des Sphäroids verlaufen²⁴. Wenn man dann das gesamte Substrat mit einem azobenzolhaltigen Film mit nichtpolarisiertem Licht geringer Intensität bestrahlt, wird das Licht in der Nähe der Spitze nicht nur verstärkt, sondern auch linear polarisiert. Somit könnte man erwarten, daß sowohl eine Reorientierung als auch eine Isomerisation von Azogruppen stattfindet. In beiden Fällen wird das Oberflächenpotential eines Films in der Nähe der Spitze verändert. Die Untersuchung dieses Gedankens ist ein Gegenstand des vorliegenden Artikels.

Um den LIEEF-Effekt zur lokalen Modifizierung eines Oberflächenpotentials zu nutzen, ist es unbedingt erforderlich, daß die Isomerisation des Films in der Nähe der Spitze schneller erfolgt als an irgendeiner anderen Stelle. In einer verdünnten Lösung, wo die Moleküle einen hohen Freiheitsgrad aufweisen, ist die Isomerisationsrate C proportional zur ersten Potenz der Lichtintensität I.²⁷ Im festen Zustand hängen die Isomerisationskinetik und die Fraktion von isomerisierten Molekülen in einem photostationären Zustand (y_∞), auch von der Verteilung des freien Volumens und den mechanischen Eigenschaften der Matrix ab.^28,29,30 Wenn somit der Exponent von I in der Relation C = f(I) reduziert und der LIEEF-Effekt gering ist (z. B. wenn die Form und das Material der Spitze und die Wellenlänge ungeeignet sind³¹), kann es sein, daß die Differenz der Isomerisationsrate und dementsprechend die der Oberflächenpotentiale in der Nähe der Spitze und von dieser entfernt für einen deutlichen Nachweis nicht ausreichen. Das gleiche kann bei einem niedrigen Wert von (y_∞) auftreten.

Zusätzlich zu dem bisher Gesagten hängt ein weiteres Problem, das beim Nutzen des LIEEF-Effekts zur lokalen Isomerisation/Reorientierung auftreten kann, mit der Tatsache zusammen, daß lichtabsorbierende Azogruppen, die in der Nähe eines leitenden Objekts (Mikroskopspitze) vorhanden sind, einen strahlungslosen Energietransport (nach Förster) des angeregten π*-Zustands an das leitende Objekt durchführen können, was zu einer Verringerung der Isomerisationsquantenausbeute führt.^32,33 Die Wahrscheinlichkeit W eines solchen Energietransports ist umgekehrt proportional zur sechsten Potenz des Donator-Akzeptor-Abstands r (in unserem Fall ist r die Entfernung zwischen dem angeregten Molekül und der Spitze), und die kritische Transportentfernung liegt im Bereich von 5 bis 12 nm.^33,34,35,36 Der Grad der Intensitätsverstärkung durch den LIEEF-Effekt wie auch die Löschwahrscheinlichkeit W wachsen mit abnehmender Entfernung zur Spitze. Die Funktion I(r) kann jedoch je nach Form und Material der Spitze unterschiedlich sein³¹. Somit ist es möglich, daß bei einem bestimmten Abstand r die Isomerisation in der Nähe der Spitze durch den LIEEF-Effekt aktiver verläuft (verglichen mit der restlichen Oberfläche), während bei einem anderen Abstand r die Isomerisation durch den. Förster-Energietransport unterdrückt werden kann. Aus diesem Grund ist, es notwendig, die optimale Entfernung (r_opt)zu finden, bei der es zu einer großen Lichtverstärkung und einer geringen Löschung der Isomerisation kommt.

Diese Veröffentlichung liefert den durch Versuche erbrachten Beweis, daß das Oberflächenpotential eines azobenzolhaltigen Films, wenn dieser vollständig mit Licht relativ geringer Intensität (I_ext = 1-10 mW/cm²) bestrahlt wird, im Nahfeld der Spitze eines Rastermikroskops lokal modifiziert werden kann. Auch werden die notwendigen Vorbedingungen für die Beobachtung dieses Effekts untersucht. Die Versuchsdaten weisen darauf hin, daß die Modifizierung mit mehreren Effekten in Zusammenhang steht, aber es gibt Gründe anzunehmen, daß der LIEEF-Effekt bei einer bestimmten Entfernung zwischen der Spitze und der Filmoberfläche vorherrscht.

Versuche

Es wurden nichtzentralsymmetrische LB-Filme eines Copolymers (I) mit Azobenzolseitengruppen nach dem alternierenden LB-Verfahren dargestellt (im Handel erhältlich als "NIMA 622" LB über Nima Technology, Ltd., Großbritannien). Als ergänzendes Material wurde ein Copolymer (II) verwendet, das in der Absorptionsbande von Azogruppen transparent ist. Die Synthese des Copolymers I ist bereits beschrieben worden³⁷, während die Synthese des Copolymers II noch veröffentlicht wird.

Copolymer I

Copolymer II

Um den Förster-Energietransport (d. h. vom angeregten π*-Zustand zum Substrat) zu vermeiden, wurde eine Pufferunterschicht aus 10 Monolagen des Copolymers II zu Anfang auf ein leitendes Substrat (ITO-Glas) aufgetragen³⁸. Monolagen der Copolymere I und II wurden bei einem Oberflächendruck von 28 bzw. 30 mN/m auf das Substrat übertragen. Der Übertragungsfaktor lag in beiden Fällen im Bereich von 0,7 bis 1,0. Als Ergebnis dessen bestand der Film aus einer Unterschicht (10 Monolagen des Copolymers II, Typ Y) und 20 Monolagen des Copolymers I, alternierend mit 19 Monolagen des Copolymers II.

Das Oberflächenpotential und die Topographie wurden gleichzeitig unter Verwendung des Kelvin- Rastermikroskops (SKM) Discoverer TM 2010 von TopoMetrix Co. (USA) gemessen, wobei das Mikroskop im berührungslosen Modus arbeitete. Die Messungen wurden bei Zimmertemperatur in Luft oder Trockenstickstoff durchgeführt. Es wurde ein Standardfreiträger mit einer platinbeschichteten konischen Siliziumspitze verwendet. Eine Xenonlampe mit zwei Filtern, zentriert bei λ₁ = 360 nm für die trans-cis- und λ₂ = 450 nm für die cis-trans-Isomerisation, wurde als Lichtquelle verwendet.

Versuchsablauf

Ein azobenzolhaltiger LB-Film wurde in das SKM gelegt. Um ein bestimmtes anfängliches Verhältnis von cis-Isomeren und trans-Isomeren einzustellen, wurde die Probe entweder mit UV-Licht oder sichtbarem Licht hoher Intensität (I ~ 100 mW/cm²) bestrahlt. Dann wurden in einem zweiten Schritt Standardmessungen des Oberflächenpotentials und der Topographie der Fläche A₁ im Dunkeln vorgenommen. Im dritten Schritt (Schreiben) wurde die gesamte Oberfläche des Substrats mit Licht geringer Intensität (andere Wellenlänge als im ersten Schritt) bestrahlt, während ein kleinerer Teil (A₂) der Fläche A₁ gescannt wurde. Der Einfallswinkel θ lag bei ca. 30° (siehe Fig. 1). Im letzten Schritt (Lesen) wurde die Fläche A₁ erneut im Dunkeln gescannt, um eventuelle Veränderungen festzustellen. Bei jedem nachfolgenden Versuch wurden die folgenden Parameter variiert: die Bestrahlungsspektralbande im ersten bzw. dritten Schritt, die Lichtintensität während des Schreibens (I_ext = 1-10 mW/cm²), die Entfernung zwischen der SKM-Spitze und dem Film, die Größe der Fläche A₂ und die Scannrate.

Es ist zu beachten, daß das SKM stets im Modus der "berührungslosen Topographie" arbeitete, wodurch jede Gefahr des mechanischen Einwirkens der Spitze auf den Film vermieden wurde.

Ergebnisse und Diskussion

Frisch aufgetragene Filme wurden zu Anfang nach dem herkömmlichen Kelvin-Meßsondenverfahren unter alternierender Bestrahlung mit UV-Licht bzw sichtbarem Licht untersucht. Aus der Verbindung der graphischen Darstellung der wahrend der Versuche gewonnenen Ergebnisse hinsichtlich der Isomerisationskinetik mit einer doppelt exponentiellen Funktion ergeben sich die folgenden Reaktionskonstanten: τ₁(λ₁) = 5,1 s, τ₂(λ₁) = 163,9 s (bei I_λ ₁ ~ 25 mW/cm²) für die trans-cis- Photoisomerisation und τ₁(λ₂) = 4,4 s, τ₂(λ₂) = 142,8 s (bei I_λ ₂ ~ 60 mW/cm²) für die cis-trans- Photoisomerisation.

Die Versuche zur lokalen Lichtbeeinflussung der Filme nach dem oben diskutierten Verfahren zeigen, daß das Oberflächenpotential der Fläche A₂(U_loc) in einigen Fällen deutlich von dem auf der restlichen Oberfläche (U_ext) abweicht. In der Fläche A₂ wurden keine topographischen Veränderungen festgestellt. Die Differenz des Oberflächenpotentials ΔU* = U_loc - U_ext betrug in Abhängigkeit von den Schreibbedingungen bis zu -350 mV. Fig. 2 zeigt zwei mikrographische Darstellungen der Topographie und des Oberflächenpotentials der Fläche A₁, die nach zwei aufeinanderfolgenden Schreibschritten gewonnen wurden. In beiden Fällen wurde das Substrat vorher mit UV-licht hoher Intensität (bei λ₂) bestrahlt, und dann wurde das Potential unter sichtbarer Beleuchtung mit geringer Intensität (bei λ₂) lokal verändert. Hier betrug die Schreibzeit ca. 2 min., und die Entfernung zwischen der SKM-Spitze und der Probenoberfläche wurde verringert (bis auf ca. 70% Dämpfung der Amplitude der freien Schwingung des Freiträgers). Mehrere Stunden nach der Aufnahme des ersten Bildes (siehe Fig. 2a, b) erfolgte eine thermische Relaxation der Oberfläche zum äquipotentialen Zustand. Ein ähnlicher Löscheffekt konnte in einem kürzeren Zeitraum durch Zurückziehen der Spitze und einmaliges Bestrahlen des Films entweder mit weißem Licht voller Stärke (Xenonlampe) oder mit UV-Licht bzw. alternierend mit sichtbarem Licht (I_ext ~ 100 mW/cm²) erreicht werden. Anschließend wurde das Substrat erneut mit UV-Licht bestrahlt, und der Schreibvorgang erfolgte durch sichtbare Beleuchtung in einer neuen Fläche A₂.

Auf der Grundlage der oben diskutierten Gedanken könnte die beobachtete lokale Veränderung des Oberflächenpotentials auf verschiedene Phänomene zurückzuführen sein, zum Beispiel (1) auf die intensivere Isomerisation in der Fläche A₂ im Vergleich zur restlichen Oberfläche durch den LIEEF- Effekt, (2) die Isomerisation/Reorientierung in der Fläche A₂ durch die Wirkung des linear polarisierten Lichts, verursacht durch den LIEEF-Effekt, und (3) die Unterdrückung der Isomerisation in der Fläche A₂ durch den strahlungslosen Energietransport des π*-Zustands zur Spitze (auf dem Rest einer Oberfläche erfolgt die Isomerisation aktiver).

Die Veränderung des Oberflächenpotentials während des Schreibvorgangs in der Fläche A₂ ist 10mal größer als die der Umgebung (ΔU_ext ~ 0,1ΔU_loc) Das bedeutet, daß die hauptsächlichen Veränderungen im Nahfeld der Spitze auftreten. Zwei Tatsachen weisen darauf hin, daß die Modifizierung durch lokale Photoisomerisation verursacht werden könnte. Erstens entspricht die Richtung der Veränderung von U_loc durch das Schreiben (bei λ₂) der Richtung der Veränderung des Oberflächenpotentials, verursacht durch die Isomerisation in herkömmlichen Kelvin- Meßsondengeräten (bei λ₂ nichtpolarisiert). Zweitens liegt die Relaxationszeit der Modifizierung (also die Zeit der Abgleichung der Potentiale U_loc und U_ext) im Bereich der thermischen cis-trans- Relaxationszeit, die in früheren Versuchen bestimmt wurde. Es ist jedoch möglich, daß die kurze Lebensdauer der lokalen Modifizierung nicht nur auf eine thermische Reisomerisation, sondern auch auf eine Kompensation eines elektrostatischen Potentials durch die Adsorption von Wasser oder geladenen Teilchen aus der Atmosphäre zurückzuführen ist. Das befindet sich im Einklang mit der um ca. 30% erhöhten Zeitstabilität der Modifizierung, wenn die Versuche in einer Trockenstickstoffatmosphäre durchgeführt wurden.

Die Abhängigkeit des Werts der Modifizierung des Oberflächenpotentials (ΔU*) von der Entfernung zwischen der Mikroskopspitze und der Probe während des Schreibvorgangs wird in Fig. 3 gezeigt. Es ist zu sehen, daß es einen Höchstwert von |U_loc - U_ext| bei 77% Dämpfung der Amplitude der freien Schwingung des Freiträgers während des Schreibens gibt. Das unterstützt die Vermutung, daß die Modifizierung auf zwei miteinander konkurrierende Effekte zurückzuführen ist, nämlich auf die Erhöhung der Isomerisationsrate (durch den LIEEF-Effekt) und auf die Löschung (durch den strahlungslosen Energietransport).

Aufgrund der Anwesenheit eines "Dunkelheitseffekts" ist es jedoch nicht möglich, den beobachteten Effekt unzweideutig auf LIEEF zurückzuführen. Dieser Dunkelheitseffekt tritt ohne externe Bestrahlung während des Schreibens auf, wenn sich die Mikroskopspitze sehr nahe an der Probenoberfläche befindet (bei ca. 90% Dämpfung der Amplitude der freien Schwingung des Freiträgers). Es ist notwendig anzumerken, daß es in unserem Fall nicht möglich war, völlige Dunkelheit herzustellen, da die Ablenkung des Freiträgers mit Hilfe eines Lasers gemessen wird (λ = 630 nm). Deshalb kann man mit hinreichender Sicherheit annehmen, daß auch die Laserstrahlung im Nahfeld der Spitze verstärkt wird und somit auf den Film einwirkt (z. B. kann es zu einer lokalen Erwärmung und Reorientierung³⁹ von Azobenzoldipolen kommen). Der "Dunkelheitseffekt" kann auch durch die elektrische Ladung der Spitze verursacht werden. Die Größe von |ΔU*| nimmt in diesem Fall mit der Verringerung eines Zwischenraums zwischen der Spitze und dem Substrat zu (siehe Fig. 4).

Falls die Veränderung des Oberflächenpotentials nur auf eine Beschleunigung der Isomerisation in der Fläche A₂ zurückzuführen wäre, würde man einen negativen Wert von ΔU* = U_loc - U_ext nach dem Schreiben bei λ₂ (450 nm, cis-trans-Übergang) und einen positiven Wert nach dem Schreiben bei λ₁ (360 nm, trans-cis-Übergang) erwarten. Jedoch war ΔU* auch im zweiten Fall negativ, aber sein Absolutwert lag unter der Größe der "dunklen" Modifizierung.

Nur unter Verwendung von Filmen innerhalb eines Monats nach ihrer Darstellung erlaubte das oben diskutierte Verfahren einen deutlichen Nachweis der Fläche A₂ in den Bildern der Oberflächenpotentiale. Untersuchungen älterer Filme (einige Monate alt) zeigten, daß sich ihre Reaktionskonstanten der Isomerisation verändert hatten: τ₁(λ₁) = 14,1 s, τ₂(λ₁) = 512,3 s und τ₁(λ₂) = 8,9 s, τ₂(λ₂) = 357,1 s. Das kann mit der Relaxation der Filmstruktur in einem stabileren Zustand und der Verringerung des für eine Isomerisation erforderlichen freien Volumens in Zusammenhang gebracht werden^28-30 (z. B. kann eine Filmdehydratation oder eine Aggregation von Azobenzolen stattfinden⁴⁰). Das Studium eines anderen azobenzolhaltigen Films mit einem Defizit an freiem Volumen hat gezeigt, daß in diesem Fall der oben diskutierte Vorgang der Modifizierung des Oberflächenpotentials ebenfalls ungeeignet ist. Somit ist die Anwesenheit von freiem Volumen eine notwendige Bedingung für die Herbeiführung der Modifizierung.

Schlußfolgerung

Unter Verwendung eines Kelvin-Rastermikroskops ist es möglich, Veränderungen des Oberflächenpotentials von azobenzolhaltigen Filmen zu erzeugen (schreiben) und zu messen (lesen). Die SKM-Spitze wirkt gleichzeitig als Erzeuger und Meßfühler der lokalen Modifizierungen im Nanobereich. Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens sind folgende: eine nichtmechanische Modifizierung der Filmoberfläche; erneutes Schreiben von Daten mit Licht geringer Intensität im berührungslosen Modus des Mikroskopbetriebs sowie ein optisches Löschen der erzeugten Strukturen.
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⁵Meng, X.; Natansohn, A.; Rochon, P. Supramolecular Science 1996, 3, 207.
⁶Aoshima, Y.; Egami, C.; Kawata, Y.; Sugihara, O.; Tsuchimori, M.; Watanabe, O.; Fujimura, H.; Okamoto, N. Opt. Comm. 1999, 165, 177.
⁷Hill, R. A.; Dreher, S.; Knoesen, A.; Yankelevich D. R. Appl. Phys. Lett. 1995, 66 (17), 2156.
⁸Loucif-Saibi, R.; Nakatani, K.; Delaire, J.; Dumont, M.; Sekkat, Z. Chem. Mater.1993, 5, 229.
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¹⁰Liu, Z. F.; Morigaki, K; Enomoto, T.; Hashimoto, K.; Fujishima, A. J. Phys. Chem. 1992, 96, 1875.
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¹³Menzel, H.; Rüther, M.; Stumpe, J.; Fischer, T. Supramolecular Science 1998, 5, 49.
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¹⁵Iwamoto, M.; Ohnishi, K; Xu, X. Jpn. J. Appl. Phys. 1995, 34, 3814.
¹⁶Es ist tatsächlich möglich, Veränderungen des Oberflächenpotentials während der Isomerisation von zentralsymmetrischen oder isotropen azobenzolhaltigen filmen (z. B. Spin-Coating) zu beobachten, jedoch haben diese Veränderungen in der Regel geringere Ausmaße als jene bei nichtzentralsymmetrischen Filmen, und sie werden zurückgeführt auf die Grenzfläche zwischen Substrat und Film bzw. zwischen Film und Luft.
¹⁷Kelvin Lord Philos. Mag. 1898, 46, 82.
¹⁸Palau, M. J.; Boonet, J. J. Phys. E: Sci. Instrum. 1988, 21, 674.
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³⁸Der Einfluß der Stärke der Unterschicht auf die Isomerisationskinetik und auf die Isomerisationsquantenausbeute wurde unter Verwendung des herkömmlichen Kelvin-Verfahrens untersucht. Es wurde nachgewiesen, daß die Anwesenheit einer Unterschicht aus zehn Monolagen zu einer Verringerung der Reaktionskonstanten der Isomerisation um ca. 40% und zu einem 2,5-fachen Ansteigen der Signalamplitude führt.
³⁹Stumpe, J.; Fischer, T.; Rutloh, M. In Europhysics Conference Abstracts; Pick, R. M., Bastian, C., Eds.; European Physical Society: Potsdam, 1999 Band 23H, S. 145.

Claims

1. Photochemische oder/und photo-physikalische Modifizierung organischer Oberflächen und Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenmodifizie rung, dadurch gekennzeichnet dass die Modifizierung lokal und kontakt los durch eine elektrisch leitfähige Sonde erfolgt.

2. Verfahren und Vorrichtung wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material eine Festkörperoberfläche oder eine dünne organische Schicht ist.

3. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass kein außeres elektrisches Feld zwischen Spit ze und organischem Material angelegt wird.

4. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Modifizierung zur lateralen Strukturierung der Oberflächen genutzt werden.

5. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Modifizierung zur lokalen Änderung der Hydrophilie/Hodrophobie der Oberflächen genutzt wird.

6. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Modifizierung zu einer elektrischen, opti schen, mechanischen, thermischen, magnetischen und topologischen Än derung der Oberflächeneigenschaften führt.

7. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass ein elektromagnetisches Feld (z. B. sichtbares Licht) auf die Probe eingestrahlt wird.

8. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Intensität des eingestrahlten elektromag netischen Feldes in der Nähe der leitenden Sonde lokal verstärkt wird.

9. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitfähigkeit der Sonde durch eine metallische Beschichtung erfolgt.

10. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass eine leitfähige SPM-Sonde (SPM: Scanning Probe Microscope) verwendet wird.

11. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass für die Modifizierung eine Atom-Sonden- Technik oder eine analoge Technik im non-Kontakt-Mode verwendet wird.

12. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Modifizierung der Oberfläche reversibel erfolgt.

13. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die cis-trans-(E/Z)-Isomerisierung zur Modi fikation genutzt wird.

14. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass das Oberflächenpotential als Modifikations kenngröße verwendet wird.

15. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die modifizierten Oberflächen zur Informati onsaufzeichnung und Speicherung lokal verwendet werden.

16. Verfahren und Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die modifizierten Eigenschaften zur Sensorik verwendet werden.