IRRAS
Ansprechpartner: Martin Kind
Die Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie (IRRAS) ist eine zerstörungsfreie Methode zur Untersuchung von dünnen Schichten an Oberflächen. Sie liefert Informationen zur molekularen Zusammensetzung von Oberflächen und kann Aussagen zum Ordnungsgrad und zum chemischen Zustand der Moleküle in der Oberfläche machen. Auch die Orientierung der Moleküle relativ zur Substratoberfläche kann mit IRRAS untersucht werden.
Im Gegensatz zur konventionellen, in Organik-Laboren weit verbreiteten IR-Spektroskopie wird bei IRRAS nicht in Transmission, sondern in Reflexion gemessen: die Infrarot-Strahlung trifft in streifendem Einfall auf eine Substratoberfläche, auf der sich die zu untersuchende Schicht befindet, und wird von dort in Richtung Detektor reflektiert. Wegen der sehr geringen Schichtdicke (teilweise nur wenige nm, was einer molekularen Monolage entspricht), müssen sehr empfindliche Halbleiter- (in der Regel MCT-, mercury-cadmium-telluride-) Detektoren verwendet werden. Eine weitere Voraussetzung ist, dass das Substrat eine hohe Reflektivität besitzt; in den meisten Fällen werden daher Metalle wie z.B. Gold oder Silber eingesetzt.
Eine häufige Anwendung von IRRAS ist die Untersuchung von selbst-assemblierten Monolagen (SAMs), beipsielsweise Thiolat-SAMs auf Goldoberflächen.
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Infrarot-Spektren von Dodekanthiol. Oben: quantenchemische Rechnung |
Weiterführende Informationen zu IRRAS sind zu finden unter: http://www.ir-spektroskopie.de/.
IRRAS
Contact: Martin Kind
Infrared reflection-absorption spectroscopy (IRRAS) is a non-destructive method to investigate thin layers on reflective surfaces. IRRAS returns information on the identity, chemical state, degree of order and alignment of molecules on surfaces.
Contrary to the wide-spread conventional IR spectroscopy, IRRAS measurements are performed in a reflection setup instead of a transmission arrangement. The IR beam impinges on a substrate surface with the sample in grazing incidence and is reflected towards the detector. Due to very low sample thicknesses (monolayer or even sub-monolayer, i. e. 1 nm and below), very sensitive detectors have to be used, e. g. mercury-cadmium-telluride (MCT) semiconductor detectors that have to be cooled with liquid nitrogen. A crucial requirement on the sample-carrying substrate is a high reflectivity. Thus, most often metals like gold or silver are used.
A popular application of IRRAS is the investigation of self-assembled monolayers (SAMs), like orgathiolates on gold surfaces.
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Infrared spectra of dodekanethiol. Upper: quantum mechanical |
