In dieser Arbeit werden die Ergebnisse einer Untersuchung mittels Rastertunnelmikroskopie (STM für engl. scanning tunneling microscopy) und Rastertunnelspektroskopie (STS) an metall-organischen Molekülen auf verschiedenen Oberflächen präsentiert. Die hierfür verwendeten Moleküle besitzen ein magnetisches Atom im Zentrum, z.B. Kobalt oder Eisen. Bevor der Magnetismus an diesen Molekülkomplexen studiert werden kann, müssen zunächst grundlegende Eigenschaften, wie Adsorption, Wachstum oder die elektronische Struktur verstanden sein. Zwei neue Molekülklassen werden zum ersten mal mittels STM untersucht: Das Kobaltsalen, abgeleitet von einer Schiff Base und eingeführt bereits 1864 von Schiff sowie das Eisencorrol, benannt 1960 von Johnson und Price. Zusätzlich wurde noch eine vergleichende Studie von Phthalocyanin Molekülen mit verschiedenen Metallzentren durchgeführt. Alle Moleküle wurden auf den Substraten Cu(111), Cu(100) und auf NaCl/Cu(111) untersucht.

Zunächst wurde der Einfluss der beiden Oberflächengeometrien von Kupfer auf das Adsorptionsverhalten des vierzähligen Phthalocyanins (PC) untersucht und ist in Kapitel 4 zusammengefasst. Auf der Cu(100)-Oberfläche wurden zusätzlich zu den zwei aus der Literatur bekannten Orientierungen noch zwei meta-stabile Zustände gefunden, wenn die PC-Moleküle auf der kalten Probe präpariert wurden. Ein Symmetriebruch, der das vierzählige PC in ein Zweizähliges verformt, wurde bei der Präparation von MPCs auf Cu(111) gefunden.

Kobaltsalen Moleküle besitzen durch eine Deformierung des ansonsten planaren Moleküls bereits in der Gasphase eine Chiralität. Deren Auswirkung auf das Adsorptionsverhalten wurde auf den oben benannten Oberflächen untersucht. In einer ausführlicheren Studie auf Cu(111) wurden die Moleküle mittels Rastertunnelspektroskopie untersucht. Dies umfasste auch die Aufnahme von Karten der differenziellen Leifähigkeit (dI/dU-Karten), die eine räumliche Auflösung der elektronischen Zustände darstellen. Durch Manipulation mit der STM-Spitze wurden erfolgreich und reproduzierbar Wasserstoffatome aus dem oberen Teil des Moleküls abgespalten und die Auswirkung auf die elektronische Struktur untersucht. Zusätzlich wurden gezielt die Substituenten in den 5,5'-Positionen ausgetauscht (durchgeführt in der Arbeitsgruppe von Prof. M. Prosenc in Hamburg) um die Wechselwirkung zwischen den Molekülen von abstoßend auf attraktiv zu schalten. Dadurch konnten entweder Einzelmoleküle oder selbstangeordnete Netzwerke auf der Oberfläche erzeugt werden. Dieser Teil ist in Kapitel 5 beschrieben.

Verschiedene Derivate des Eisencorrols (synthetisiert in der Arbeitsgruppe von Prof. M. Bröring in Marburg) mit unterschiedlichen Axialgruppen wurden studiert. Die Untersuchung ergab die Abspaltung der Axialgruppen bereits während der Präparation und alle weiteren Experimente wurden an dem reinen Eisencorrol ohne Axialgruppe durchgeführt. Das Eisencorrol, welches eng mit dem Pophyrin verwandt ist, liegt auf dem metallischen Substrat analog zum Porphyrin in einer Sattel-Konformation vor. Diese Deformation des Makrozyklusses erzeugt eine Chiralität im Molekül auf der Oberfläche und es wird komplett asymmetrisch. Der Einfluss der beiden Oberflächengeometrien (sechsfach bei Cu(111) und vierfach bei Cu(100)) auf die Adsorption, das selbstangeordnete Wachstum und die elektronische Struktur wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in Kapitel 6 dargestellt.

Before the magnetism of these metal-organic complexes can be studied, the basic behavior concerning adsorption, growth and electronic structure has to be understood first.

Two new molecular species are introduced to the field of STM: the cobalt-salen, derived from a Schiff base introduced by Schiff already in 1864, and the iron-triphenylcorrole from the relatively new class of corrole molecules, first named in 1960 by Johnson and Price. In addition, a comparative study of phthalocyanine (PC) molecules with different metallic centers was carried out. The molecules were investigated on Cu(111), Cu(100), and on NaCl/Cu(111).

As a beginning, the influence of the two facets of copper on the adsorption behavior of the fourfold symmetric phthalocyanine was studied and is presented in chapter 4. On the Cu(100) surface, two meta-stable orientations in addition to the already reported two orientations were found when preparing PC molecules on the cooled substrate. A symmetry reduction, turning the fourfold PC into a deformed twofold symmetric entity, was observed when preparing MPCs on Cu(111).

Chapter 5 covers the study of different Co-Salen derivatives. Co-Salen molecules exhibit chirality in the gas phase due to a deformation of the otherwise planar molecule. The consequence of this chirality on the adsorption was studied on the two facets of copper and on NaCl/Cu(111). In the more extensive study, STS was performed on single molecules on Cu(111). This includes spatial mapping of electronic states (dI/dU-map) and point spectroscopy. Using manipulation with the STM tip, molecules were successfully and reproducibly dehydrogenated and the influence on the electronic structure was studied. Additionally, by selectively exchanging substituents in the 5,5'-positions of Co-Salen molecules (provided by the chemistry group of Prof. M. Prosenc in Hamburg), the interaction among molecules on the surface could be tuned from repulsive to attractive, resulting in either single molecules or self-assembled clusters and networks on terraces.

Chapter 6 presents results for various derivatives of iron-corrole molecules (synthesized in the group of Prof. M. Bröring in Marburg) with different axial groups bound to the central iron atom, revealing a dissociation of the axial group for all corrole complexes already during the preparation. This enabled a study of pure iron-corrole molecules. The iron-corrole molecule, which is closely related to the porphyrin molecule, exhibits a saddle distortion of the macrocycle when adsorbed on a metallic substrate similar to the porphyrin. This induces chirality and molecules become completely asymmetric. The influence of the two different surface geometries (sixfold for Cu(111) and fourfold for Cu(100)) on the adsorption, self-assembly and electronic structure was studied.