J.-P. Glauber, M. Moors, D. A. Ryndyk, E. Najafidehaghani, J. Lorenz, R.-M. Maas, N. Boysen, H. Parala, T. Heine, A. Devi, K. Monakhov 
Tunable Electronic and Optoelectronic Properties of MoS₂ Through Molecular Coverage-Controlled Polyoxometalate Doping 
Adv. Electron. Mater. (2025) accepted manuscript, 10.1002/aelm.202500706 

Die Funktionalisierung von mittels ALD abgeschiedenen MoS₂-Filmen auf Silizium mit dem Polyoxometallat (nBu₄N)₃[HV₁₂O₃₂Cl(DyPc)] sowie deren Einfluss auf die optischen und elektronischen Eigenschaften wurde untersucht. Die POM-Abscheidung führt zu einem konzentrationsabhängigen Rückgang der A-Exzitonenemission und zur Ausbildung negativ geladener Trionen (A⁻), was auf systematischen Ladungstransfer hinweist, während gleichzeitig multistufiges Schaltverhalten auf amorphem und polykristallinem MoS₂ beobachtet wird. Veränderungen in lateraler elektronischer Dichteverteilung und Redoxpotentialen werden auf die höhere Oberflächenrauigkeit und das modifizierte chemische Umfeld von MoS₂ zurückgeführt, was durch DFT- und molekularmechanische Simulationen mit Face-on-Bindungsgeometrien und substratabhängigen Verschiebungen elektronischer Zustände bestätigt wird.  

M. Moors, I. Werner J. Bauer, J. Lorenz, K. Y. Monakhov 
Multistate Switching of Scanning Tunnelling Microscopy Machined Polyoxovanadate–Dysprosium–Phthalocyanine Nanopatterns on Graphite   
Nanoscale Horiz. 9 (2024) 233–237, 10.1039/D3NH00345K 

Erstmals werden stabile, multilevel-schaltbare Monolagen von Polyoxometallaten (POMs) gebildet, die bei Raumtemperatur elektronisch in höher geladene Zustände überführt werden können. Die reaktiven zweidimensionalen Monolagen basieren auf vollständig oxidierten Dodecavanadat-Käfigen (POV12), die mit Dy(III)-dotierten Phthalocyanin-(Pc)-Makrozyklen funktionalisiert sind und eine Face-on-Anordnung auf hochorientiertem pyrolytischem Graphit (HOPG) einnehmen. Die Schichten lassen sich mittels Rastertunnelmikroskop (STM) lithographisch zu Strukturen mit Flächen von 30–150 nm² bearbeiten.  

F. Yang, G. Kalandia, M. Moors, J. Lorenz, M. Rohdenburg, X.-B. Wang, W. Cao, M. A. Moussawi, D. Volke, R. Hoffmann, J. Warneke, T. N. Parac-Vogt, K. Y. Monakhov,  
Ligand Substituent Effects on the Electronic Properties of Lindqvist-Type Polyoxometalate Multi-Level-Switches in the Gas Phase, Solution and on Surfaces 
Adv. Mater. Interfaces 11 (2024) 2400411, 10.1002/admi.202400411 

Der Einfluss elektronenziehender und elektronenschiebender Ligandensubstituenten auf die Materialeigenschaften hybrider Lindqvist-Hexavanadate wurde im Hinblick auf ihren Einsatz als resistive RAM-(ReRAM)-Komponenten untersucht. Während Änderungen der Substituenten auf Oberflächen keinen signifikanten Einfluss auf Redoxpotentiale und Widerstandsstufen in den Strom-Spannungs-Profilen zeigen, beeinflussen die metallfreien peripheren Gruppen im Trisalkoxid-Gerüst die Adsorption und Schaltstabilität der POMs auf Gold. Damit zeigt sich ein deutlicher Unterschied zwischen dem Redoxverhalten der Hexavanadate in Lösung und ihren resistiven Schalteigenschaften auf leitfähigen Oberflächen, während das multistabile Schaltverhalten weitgehend erhalten bleibt.  

M. Moors, K. Y. Monakhov 
Capacitor or Memristor: Janus Behavior of Polyoxometalates  
ACS Appl. Electron. Mater. 6 (2024) 8552–8557, 10.1021/acsaelm.3c01751 

Polyoxometallate (POMs) werden intensiv als funktionelle Bausteine für neuartige Datenspeicher mit alternativen nanophysikalischen Konzepten untersucht, insbesondere in ladungsbasierten und resistiven Speicherarchitekturen. Dabei bleibt weitgehend ungeklärt, ob POMs auf Oberflächen eher als molekulare Kondensatoren oder als molekulare Memristoren wirken. Durch gezielte Kontrolle der Ladungsstabilisierung reduzierter POMs mittels chemischer Funktionalisierung, Wahl der Gegenkationen, Oberflächeneigenschaften und intermolekularer Wechselwirkungen lassen sich jedoch unterschiedliche physikalische Schaltmechanismen realisieren.  

E. Vogelsberg, M. Moors, A. S. Sorokina, D. A. Ryndyk, S. Schmitz J. S. Freitag, A. V. Subbotina, T. Heine, B. Abel, K. Y. Monakhov 
Solution-Processed Formation of DNA-Origami-Supported Polyoxometalate Multi-Level Switches with Countercation-Controlled Conductance Tunability  
Chem. Mater. 35 (2023) 5447–5457, 10.1021/acs.chemmater.3c00776 

Es wird ein chemisch programmierter Metall–DNA-Origami–Polyoxometallat-(POM)-Hybrid vorgestellt, der durch lösungsbasierte Selbstassemblierung biokompatibler molekularer Vorstufen erzeugt wird. Das über Thiolatgruppen auf Gold immobilisierte DNA-Origami dient als Trägerstruktur für die positionskontrollierte Einbindung von DNA-funktionalisierten, tris(alkoxo)-ligierten Lindqvist-Polyoxovanadat-(V₆)-Einheiten, die Elektronen schrittweise aufnehmen und so multilogische Schaltfunktionen ermöglichen. Rastertunnelmikroskopische und spektroskopische Untersuchungen sowie theoretische Analysen zeigen, dass Elektronenaufnahme, -injektion und -transport vom lokalen Potential, dem Oxidationszustand vom Polyoxovanadat und den Gegenkationen abhängen und damit ein biohybrides Heterojunktionssystem mit synaptischem Verhalten entsteht. 

• Ultrahochvakuum-Rastersondenmikroskop für Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie bei variabler Temperatur 

• Photoelektronen-Emissionsmikroskop mit Laseranregung 

• Rastersondenmikroskop zur Untersuchung von elektrochemischen Prozessen an der Fest-Flüssig-Grenzfläche 

• Elektrische Bauteilcharakterisierung mittels SMU-Einheit 

• Charakterisierung von molekularen Dünnschichten für neuartige molekulare Speichertechnologien