Prof. Dr. Rainer Fink (Jahrgang 1960) ist seit 1.4.2002 Nachfolger von Prof. Wißmann auf einer C3-Professur für Physikalische Chemie. Nach der Promotion in Experimentalphysik an der Universität Konstanz 1992 und einem anschließenden Auslandsaufenthalt an der Universität Uppsala (Schweden) mit Untersuchungen an metallischen Oberflächen und Grenzflächen wechselte er das Forschungsgebiet. Während der Assistenzzeit bei Prof. Umbach an der Univ. Würzburg wurden Untersuchungen zur Adsorption und elektronischen Struktur großer organischer Moleküle auf Metallsubstraten durchgeführt, wobei vorrangig Synchrotronstrahlung genutzt wurde. Neuere Forschungsarbeiten befassen sich mit der mikrospektroskopischen Abbildung und der Weiterentwicklung der Spektromikroskopie. Zudem wurden Aktivitäten im Bereich II-VI-Halbleiteroberflächen und II-VI-Nanopartikel begonnen. Nach seiner Habilitation im Jahr 2000 wurde er im Aug. 2001 auf die jetzige Professur an die Universität Erlangen-Nürnberg berufen.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Fink beschäftigt sich mit der Präparation und Charakterisierung ultradünner organischer Schichten, die auf Metallen oder Inertsubstraten aufgebracht werden. Ziel ist die Untersuchung der Molekül-Substrat-Wechselwirkung und sowie Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in kondensierten Organikschichten. Es werden verschiedene Struktursonden (v.a. Elektronenbeugung, Rastersondenmikroskopie) sowie Synchrotronstrahlung zur Charakterisierung der elektronischen Eigenschaften eingesetzt. Die Arbeiten konzentrieren sich auf folgende Teilgebiete:

1. Elektronische und geometrische Struktur organischer Dünnstschichten und Grenzflächen
Mithilfe von Synchrotronstrahlung werden spektral hochauflösende Spektroskopietechniken benutzt, um die chemische Wechselwirkung und die Adsorption großer organischer Moleküle mit Einkristallsubstraten (Metalle, Halbleiter, Isolatoren) zu untersuchen. Dabei finden insbesondere die Rönt­genabsorption nahe der Absorptionskante (NEXAFS) und die konventionellen Photoemissionstechniken (XPS, UPS, XAES) Anwendung. Hauptziel dieser Arbeiten ist die Untersuchung der elektronischen Struktur als Funktion der strukturellen Eigenschaften sowie der Molekül-Substrat-Wechsel-wirkung bzw. der intermolekularen Wechselwirkungen. Neben diesen grundlagenorientierten Arbeiten lassen sich mit Hilfe optimal präparierter Organikschichten deutlich verbesserte elektronische Bauteile (z.B. LEDs, FETs) herstellen. Bei geeigneter Substratwahl lassen sich epitaktische Schichten herstellen, die aufgrund der niedrigen Defektkonzentration eine um bis zu einem Faktor 20 erhöhte Lumineszenzausbeute aufweisen. Andere Aspekte beziehen sich auf die präparativen Techniken, z. B. der möglichen Manipulation der molekularen Orientierung, der Strukturanalyse der Adsor­batschichten mittels Elektronenbeugung (LEED) und Rastertunnelmikroskopie. Außerdem werden Arbeiten zur Wachstumskinetik oder zu strukturellen Phasenübergängen in organischen Dünnschichten durchgeführt. Verwen­det werden v. a. anwendungsrelevante Modellsubstanzen (z. B. Oligothiophene, Het­eroaromaten, metallische Ladungstransfersalze). Seit kurzem werden zusätzlich mikrospektro­skopische Untersuchungen zu Orientierungsinhomogenitäten in solchen Schichten durchgeführt (vgl 2.). Seit kurzem werden außerdem organische Heterostrukturen präpariert und analysiert, um beispielsweise Bandverläufe in organischen Bauelementen zu optimieren. Als Modellsysteme zur Untersuchung der Adsorbat-Substrat-Wechselwirkung werden zusätzlich Untersuchungen an kleineren Modellmolekülen durchgeführt. Dabei interessiert insbesondere das elektronische Abschirmverhalten nach der Rumpflochanregung in physisorbierten Schichten. Diese experimentellen Arbeiten werden zum Teil durch theoretische Untersuchungen ergänzt.

2. Höchstauflösende Elektronen-Spektro-Mikroskopie mit durchstimmbarer VUV-Strahlung (BMBF-Projekt)
Unter Federführung der Univ. Würzburg (Prof. Umbach) wird zusammen mit den Universitäten Darmstadt und Clausthal, dem Fritz-Haber-Institut Ber­lin und der Fa. LEO (vormals ZEISS, Abt. Elektronenmikroskopie) das höchstauflösende, vielseitig verwendbare Spektromikro­skop SMART für die Hochbrillanz-Synchrotronstrahlungsquelle BESSY-ll aufgebaut. Das Instrument erlaubt die Anwendung aller Photoemissions- und Röntgenabsorptionstechniken zur Bildkontrasterzeugung. Außerdem können gebeugte oder „spiegelnd reflektierte“ Elektronen zur Oberflächenabbildung auf einer nm-Skala herangezogen werden. Durch Kor­rektur von Aberrationsfehlern bis zu höheren Ordnungen wird theoretisch eine Ortsauf­lösung von 0.5 nm vorhergesagt; ein realistisches Ziel ist das Erreichen einer lateralen Auflösung von etwa 2 nm. Das Gerät befindet sich derzeit im Endaufbau und Test und wird ab Herbst 2004 bei BESSY-II eingesetzt. Parallel dazu werden Untersuchungen mit den an der Advanced Light Source in Berkeley verfügbaren Mikrospektroskopen durchgeführt. Die aktuellen Experimente zielen auf die unter 1. genannten Modellsysteme bzw. Entnetzungs-/Entmischungsphänomenen von dünnen Polymer- und Flüssigkeitsfilmen, binären Polymermischungen, strukturierten Polymeren und substratinduzierten Strukturen in organischen Dünnschichten.

3. Strukturelle Phasenübergänge und selbstorganisierte Nanostrukturen in organischen Monoschichten
Jüngste Untersuchungen an organischen Monoschichten haben gezeigt, dass sich bei geschickter „Wahl“ der Molekül-Substrat-Wechselwirkung in Metall-Organik-Hybrid-systemen ein sehr diffiziles Gleichgewicht einstellt, so dass die substrat-modifizierte Adsorbatstruktur mit der molekularen Selbstorganisation konkurriert und in Spezialfällen zu interessanten Phasenübergängen (z.B. inverses Schmelzen = Schmelzen beim Abkühlen !) führen kann. Andrerseits kann für koexistierende strukturelle Phasen eine Nanostrukturierung erzeugt werden, deren Bildung im Detail bislang unerforscht ist. Bei stärkerer Substratanbindung kann eine Facettierung des Substrats durch die molekulare Adsorption induziert werden, die ebenfalls zur großflächigen Nanostrukturierung eingesetzt werden kann. Mithilfe von direkt abbildenden spektroskopischen und strukturellen Sonden sollen diese Phänomene im Detail studiert werden.

4. POLLUX ­ ein hochauflösendes Rastertransmissions-Röntgenmikrospektroskop (BMBF-Projekt)
n Zusammenarbeit mit der North Carolina State University, dem Paul Scherrer Institut, der Advanced Light Source und deutschen Forschungsgruppen wird an einem Dipolstrahlrohr der Swiss Light Source (SLS) ein Rastertransmissions-Röntgenmikrospektroskop (STXM) aufgebaut. Dadurch sollen Routineuntersuchungen zur Strukturbildung und Strukturbildungsdynamik z.B. in dünnen Schichten oder von Nanostrukturen ermöglicht werden. Eine implementierte Ionenfalle soll sogar die spektroskopische Untersuchung von isolierten trägerfreien Flüssigkeitstropfen sowie Reaktionen an deren Oberflächen erlauben. Das Instrument nimmt eine Schlüsselrolle in einem größeren BMBF-Verbundprojekt ein, dem derzeit 7 deutschen Gruppen im Bereich der Festkörperphysik, -chemie und den Umweltwissenschaften angehören. Mittelfristig sollen Untersuchungen auf den Bereich der interdisziplinären angewandten Forschung der „soft matter“-Physik (z.B. Magnetismus, Pharmazie, Beschichtungstechnologie, funktionalisierte Organikmaterialien, Nanokomposite, Biomolekülschichten) ausgeweitet werden.

5. Elektronische Struktur von molekularen Nanomagneten
Im Rahmen des SFB 583 „Redoxaktive Metallkomplexe ­ Reaktivitätssteuerungen durch molekulare Architekturen“ werden molekulare Nanomagneten hinsichtlich ihrer elektronischen Struktur und ihrer chemischen Eigenschaften untersucht. Ziel ist es, 2D geordnete Schichten auf magnetischen Substraten abzuscheiden, um damit Speichermedien höchster Schreibdichte zu erzeugen. Mittels Röntgenabsorption und magnetischem Dichroismus (XMCD, XLMD) sollen diese Schichten charakterisiert werden. In dickeren ­ meist polykristallinen Filmen ­ wird die chemische Reaktivität als Funktion der Filmmorphologie und in Abhängigkeit von reagierenden Gasen oder Flüssigkeiten in-situ im STXM untersucht.

• Elektronische Struktur und chemische Eigenschaften von Oberflächen und Grenzflächen
  
• Elektronische Struktur von molekularen Nanomagneten (SFB 583)
  
• Elektronische und vibronische Feinstruktur in grenzflächen-bestimmten organischen Epitaxieschichten
  
• Höchstauflösende Elektronenspektromikroskopie (SMART-Projekt)
  
• Rastertransmissions- Röntgenmikrospektroskopie (POLLUX-Projekt)
  
• Spektrotomographie und Spektromikroskopie an ultradünnen Blockcopolymerschichten