Spinpolarisierte Rastertunnelmikroskopie magnetischer Nanostrukturen am Beispiel von bcc-Co/Fe(110), Fe/Mo(110) und Kupfer-Phthalocyanin/Fe(110)

In dieser Arbeit werden, nach einer Einführung in die spinpolarisierte Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie als experimentelle Methode zur Untersuchung magnetischer Nanostrukturen, Ergebnisse zur spinpolarisierten elektronischen Struktur in Abhängigkeit von der Kristallstruktur am Beispiel ultradünner Co-Schichten sowie in Abhängigkeit von der Magnetisierungsrichtung für ultradünne Fe-Schichten vorgestellt. Hochaufgelöste Messungen zeigen die ortsabhängige Spinpolarisation auf einem einzelnen Kupfer-Phthalocyanin Molekül. rnrnKobalt wurde durch pseudomorphes Wachstum auf den (110)-Oberflächen der kubisch raumzentrierten Metalle Chrom und Eisen deponiert. Im Unterschied zu früheren Berichten in der Literatur lassen sich nur zwei Lagen Co in der kubisch raumzentrierten (bcc) Ordnung stabilisieren. Die bcc-Co Schichten auf der Fe(110)-Oberfläche zeigen keine Anzeichen von epitaktischen Verzerrungen. rnDickere Schichten rekonstruieren in eine dicht gepackte Struktur (hcp/fcc). Durch die bcc Ordnung wird die Spinpolarisation von Kobalt auf P=62% erhöht (hcp-Co: P=45%). rnrnDie temperaturabhängige Spinreorientierung (SRT) ultradünner Filme Fe/Mo(110) wurde mit spinpolarisierter Spektroskopie untersucht. Eine Neuausrichtung der Magnetisierung aus der senkrechten [110]-Achse in die in der Ebene liegenden [001]-Achse wird bei T=(13,2+-0,5)K festgestellt, wobei es sich um einen diskontinuierlichen Reorientierungsübergang handelt, d.h. die freie Energie weist innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs gleichzeitig zwei Minima auf. Weiterhin wird in der Mono- und Doppellage Fe/Mo(110 eine Abhängigkeit der elektronischen Struktur von der Ausrichtung der magnetisch leichten Achse und von der Magnetisierung beobachtet. rnrnDie Untersuchung des spinpolarisierten Ladungstransports durch ein Kupfer-Phthalocyanin-Molekül auf der Fe/Mo(110) Oberfläche liefert einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis des Spintransports an der Grenzfläche zwischen Metall und organischem Molekül. Die HOMO-LUMO-Energielücke des freien Moleküls wird durch die Wechselwirkung mit der Metalloberfläche mit Grenzflächenzuständen gefüllt. Diese Zustände reduzieren die Spinpolarisation des durch das Molekül fließenden Tunnelstroms durch einen zusätzlichen unpolarisierten Strombeitrag um einen Faktor zwei. Spinpolarisierte hybridisierte Grenzflächenzustände mit größerem Abstand zur Fermi-Energie führen in Abhängigkeit von der Position auf dem Molekül zu weiteren Beiträgen zur effektiven Spinpolarisation. Diese Untersuchungen belegen die Möglichkeit einer effektiven Spininjektion in organische Halbleiter und damit das Potential dieser Materialien für die weitere Entwicklung von Spintronik-Bauteilen.

Syntheses and characterization of monomeric Mo(VI) complexes with bidentate phosphine oxide ligands and dimeric and tetrameric Mo(V) clusters with benzoic acid and phosphinic acid derivatives, containing MoO2, Mo2O2(μ-O)2 and Mo4O4(μ3-O)4

Mo(VI) oxo complexes have been persistently sought after as epoxidation catalysts. Further, Mo(V) oxo clusters of the form M4(µ3-X)4 (M = transition metal, X = O, S) have been rigorously studied due to their remarkable structures and also their usefulness as models for electronic studies. The syntheses and characterizations of new Mo(VI) and Mo(V) oxo complexes have been described in this dissertation. Two new complexes MoO2Cl2Ph2P(O)CH2COOH and MoO2Cl2Ph2P(O)C6H4tBuS(O) were synthesized from reactions of “MoO2Cl2” with ligands Ph2P(O)CH2COOH and Ph2P(O)C6H4tBuS(O). Tetrameric packing arrangements comprised of hydrogen bonds were obtained for the complex MoO2Cl2Ph2P(O)CH2COOH and the ligand Ph2P(O)CH2COOH. Further the stability of an Mo-O bond was preferred over the Mo-S bond even though this resulted in the formation of a more strained seven membered ring. Tetranuclear Mo(V) complexes of the form [Mo4(µ3-O)4(µ-O2PR2)4O4], (PR2 = PPh2, PMe2) were synthesized using reactions of MoO2(acac)2 with diphenyl and dimethyl phosphinic acids, in ethanol. In the crystal structure of these complexes four Mo=O units are interconnected by four triply bridging oxygen atoms and bridging phosphinate ligands. The complex exhibited fourfold symmetry as evidenced by a single 31P NMR peak for the P atoms in the coordinated ligands. Reaction of WO2(acac)2 with Ph2POOH in methanol resulted in a dimeric W(VI) complex [(CH3O)2(O)W(µ-O)( µ-O2PPh2)2W(O)(CH3O)2] which contained a packing disorder in its crystal structure. Similar reactions of MoO2(acac)2 with benzoic acid derivatives resulted in dimeric complexes of the form [Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)(µ-O2CR)] (R = C6H5, (o-OH)C6H4, (p-Cl)C6H4, (2,4-(OH)2)C6H3, (o-I)C6H4) and one tetrameric complex [Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)(µ-O2C)C6H4(p-µ-O2C)Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)] with terephthalic acid. 1H NMR proved very useful in the prediction of the formation of dimers with the substituted benzoic acids, which were also confirmed by elemental analyses. The reductive capability of ethanol proved instrumental in the syntheses of Mo(V) tetrameric and dimeric clusters. Synthetic details, IR, 1H and 31P NMR spectroscopy and elemental analyses are reported for all new complexes. Further, single crystal X-ray structures of MoO2Cl2Ph2P(O)CH2COOH, MoO2Cl2Ph2P(O)C6H4tBuS(O), [Mo4(µ3-O)4(µ-O2PR2)4O4], (PR2 = PPh2, PMe2), [(CH3O)2(O)W(µ-O)( µ-O2PPh2)2W(O)(CH3O)2] and [Mo2O2(acac)2(µ-O)(µ-OC2H5)(µ-O2CR)] (R = C6H5, (o-OH)C6H4) are also presented.

Magma differentiation fractionates Mo isotope ratios: Evidence from the Kos Plateau Tuff (Aegean Arc)

We investigated high temperature Mo isotope fractionation in a hydrous supra-subduction volcano-plutonic system (Kos, Aegean Arc, Greece) in order to address the debate on the δ98/95Mo variability of the continental crust. In this igneous system, where differentiation is interpreted to be dominated by fractional crystallization, bulk rock data from olivine basalt to dacite show δ98/95Mo ratios increasing from +0.3 to +0.6‰ along with Mo concentrations increasing from 0.8 to 4.1 μg g−1. Data for hornblende and biotite mineral separates reveal the extraction of light Mo into crystallizing silicates, with minimum partition coefficients between hornblende- silicate melt and biotite-silicate melt of 0.6 and 0.4 δ98/95Mo, respectively. Our data document significant Mo isotope fractionation at magmatic temperatures, hence, the igneous contribution to continental runoff is variable, besides probable source-related variability. Based on these results and published data an average continental δ98/95Mo of +0.3 to +0.4‰ can be derived. This signature corresponds more closely to the average of published data of dissolved Mo loads of large rivers than previous estimates and is consistent with an upper limit of δ98/95Mo = 0.4‰ of the Earth's upper crust as derived from the analysis of molybdenites.