Hoch geordnete Strukturen von Nanopartikeln bieten attraktive physikalische Eigenschaften für den Einsatz in der Nanoelektronik. [1±5] Metallteilchen mit einer Gröûe von 1 ± 4 nm sind wegen ihrer speziellen physikalischen Eigenschaften, gekennzeichnet durch ihr gröûenabhängiges Quantenverhalten, von besonderem Interesse. [6] Die Elektronen nehmen nicht länger einen quasidelokalisierten dreidimensionalen Zustand ein, sondern sind in einem ¹nulldimensionalen Raumª eingesperrt. Ligandenstabilisierte Metallcluster erwiesen sich als ideale Objekte zum Studium derartiger Effekte. Mit seinen zwei frei beweglichen Elektronen repräsentiert [Au 55 (PPh 3 ) 12 Cl 6 ] so etwas wie das ¹letzte Metallª. [7] Geordnete Arrangements solcher Quantenpunkte erlauben korreliertes Tunneln einzelner Elektronen (SET) bei Raumtemperatur, [8, 9] die eigentliche Grundlage der Nanoelektronik. Die Realisierung dieser neuartigen Systeme, was die wohldefinierte, planare Anordnung einheitlicher Cluster erfordert, könnte das Tor zu einer neuen Computergeneration mit Speicherkapazitäten öffnen, die um den Faktor 10 5 ± 10 6 höher sind als die derzeitigen.
Zahlreiche Gruppen konzentrieren sich auf die Erreichung dieses Ziels. [10±14] Andres et al. berichteten über perfekte Lagen Alkanthiol-stabilisierter Goldpartikel von 3.7 nm Durchmesser. [15] Eine andere Methode zur Erzeugung zweidimensionaler Lagen wurde von Möller et al. beschrieben, die Goldkolloide in geordneten Micellen herstellten. [16] In der Vergangenheit haben wir intensiv an der Erzeugung von Monolagen durch chemische Fixierung ligandenstabilisierter Cluster auf modifizierten Substraten gearbeitet, [17±20] konnten jedoch allenfalls dicht gepackte Teilchen beobachten, die nicht nennenswert geordnet waren. Nun berichten wir über die erste erfolgreiche Präparation zweidimensionaler hexagonal und kubisch geordneter Gitter aus Au 55 -Clustern auf Polymerfilmen durch Selbstorganisation. Die Monolagen wurden durch Eintauchen eines Polyethylenimin(PEI)-modifizierten, kohlenstoffbeschichteten Kupfernetzes (für die Transmissionselektronenmikroskopie) in eine wässrige Lösung von [Au 55 (Ph 2 PC 6 H 4 SO 3 H) 12 Cl 6 ]-Clustern erhalten (Abbildung 1). Wegen der NH-Funktionen von PEI kommt es zu klassischen Säure-Base-Reaktionen. Die starken Wechselwirkungen zwischen den Clustern und der Oberfläche verhindern ein mechanisches Verschieben z. B. durch Waschen. Zur Charakterisierung der Clusterarrangements diente die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) bei 200 kV. Mit Abbildung 1. Schematischer Querschnitt durch eine Au 55 -Monolage auf einem PEI-modifizierten, kohlenstoffbeschichteten Kupfernetz und eine Vergröûerung der Kontaktfläche mit charakteristischen Werten.