FWF - HiTeq - Hybride Grenzflächen im thermodynamischen Gleichgewicht

Die Struktur, in der sich organische Moleküle zusammenfügen, ist entscheidend für ihre Eigenschaften. Dies wird in vielen modernen Anwendungen genutzt, insbesondere im Kontext der organischen Elektronik. Ein Beispiel hierfür ist die Leistungsfähigkeit von OLED-Displays (z. B. dem Bildschirm deines Handys), bei denen das „Polymorph“, in dem die organischen Moleküle kristallisieren, entscheidend die Leistungsaufnahme bestimmt, also wie schnell ein aktiver Bildschirm den Akku leert. Grundsätzlich kann die Struktur des organischen Materials durch die Wachstumsbedingungen beeinflusst werden, z. B. durch Verwendung einer anderen Temperatur, eines anderen Drucks, eines anderen Lösungsmittels oder ähnlichem. Da das Ausprobieren all dieser unterschiedlichen Bedingungen mühsam ist, würde sich die Auswahl der besten idealerweise von theoretischen Vorhersagen leiten lassen. Obwohl diese Vorhersagen, angetrieben durch eine Kombination aus quantenmechanischen Berechnungen und Algorithmen des maschinellen Lernens, in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht haben, ist ihre Genauigkeit praktisch in eine Sackgasse geraten. Dies liegt zum Teil daran, dass die Analyse dieser Daten auf mehreren Näherungen beruht, die ursprünglich für relativ einfache anorganische Materialien (wie Silizium) gemacht wurden, aber nie für komplexere organische Stoffe validiert wurden. Die Situation wird noch dadurch erschwert, dass gute experimentelle Daten, die es erlauben, diese Annahmen zu validieren, rar sind. Das grundlegende Ziel dieses Projekts ist daher zweierlei. Zuerst erstellen wir einen experimentellen Benchmark-Datensatz, in dem wir die Struktur verschiedener organischer Moleküle sammeln, die an verschiedenen organischen Materialien für verschiedene Wachstumsbedingungen abgeschieden wurden. Dabei ist es kritisch, sicher zu stellen, dass das Material seine „richtige“ Struktur finden kann. Um dies zu erreichen, werden wir eine neue, spezialisierte Experimentierkammer bauen, die eine beispiellose Kontrolle über die Bedingungen ermöglicht und gleichzeitig die Struktur vermisst. Parallel dazu werden wir die verschiedenen Näherungen, die für anorganische Materialien gemacht wurden, bewerten und prüfen, inwieweit sie auch für organische Materialien geeignet sind. Dies wird uns neue Einblicke in die Physik geben, die die Struktur organischer Polymorphe bestimmt, und uns helfen, neue, bessere Materialien für technologische Anwendungen zu entwickeln.