Leonhard Grill

Leonhard Grill (* 1970) ist ein österreichischer Experimentalphysiker. Er arbeitet an der Universität Graz auf dem Gebiet der Nanowissenschaften, insbesondere mit funktionalen Molekülen auf Oberflächen.

Werdegang

Nach dem Studium der Physik an der Universität Graz arbeitete Grill bei Silvio Modesti am Istituto Nazionale per la Fisica della Materia (INFM) in Triest an seiner Dissertation (Growth of thin metallic overlayers on Ge(111): Electron confinement and characterization of image resonances by selective electron scattering). Im Anschluss ging er zu Karl-Heinz Rieder an die Freie Universität Berlin (FU Berlin) wo er begann, sich mit der Manipulation einzelner Moleküle mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie (STM) zu beschäftigen. 2009 habilitierte er sich an der FU Berlin und wurde Gruppenleiter am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (Abteilung für Physikalische Chemie, geleitet von Martin Wolf). Daneben war er als Privatdozent an der FU Berlin tätig, bevor er 2013 als Professor für Physikalische Chemie an die Universität Graz berufen wurde.

Forschung

Die Forschungsgruppe von Leonhard Grill verwendet Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie zur Untersuchung und gezielten Manipulation von Molekülen auf Oberflächen. Die Interessen reichen von chemischen Prozessen einzelner Atome und Moleküle über das bottom-up Wachstum zweidimensionaler supra- und makromolekularer Anordnungen bis zu Molekülen mit mechanischen, chemischen, elektronischen, optischen oder elektrischen Funktionalitäten.

Durch das Abziehen einzelner Polymere von einer Metalloberfläche mit Hilfe der Spitze des Rastertunnelmikroskops, konnte Grill zum ersten Mal die Leitfähigkeit einzelner molekularer Drähte^[1]^[2] in Abhängigkeit ihrer Länge messen. Einzelne molekulare Schalter, basierend auf intramolekularer Isomerisierung oder Protonentransfer, wurden bezüglich des Schaltmechanismus untersucht^[3], wobei ein starker Einfluss der unmittelbaren Umgebung jedes einzelnen Moleküls – sowohl durch das Atomgitter der Oberfläche^[4] als auch einzelne Atome in der Nähe des Moleküls^[5] – beschrieben werden konnte. Im Forschungsgebiet molekularer Dynamik auf Oberflächen wurden die ersten molekulare Räder über eine Oberfläche gerollt^[6], molekulare Motoren mit Licht angetrieben^[7] und einzelne Moleküle mit extrem hoher Präzision gezielt über relativ große Distanzen^[8] bewegt. Durch die Kombination eines Moleküls mit einer Oberfläche konnten neuartige molekulare Motoren realisiert werden, die sich mit hundertprozentiger Effizienz in nur eine Richtung bewegen und dabei auch einzelne Kohlenmonoxidmoleküle als „Fracht“ transportieren können^[9]. Außerdem hat Grill zusammen mit Stefan Hecht die „covalent on-surface polymerization“ entwickelt^[10], mit der sich molekulare Bausteine auf Oberflächen präzise und stabil verknüpfen lassen^[11].

Wissenschaftliche Auszeichnungen

2024 Forschungspreis des Landes Steiermark
2024 Fellow der Royal Society of Chemistry (RSC)
2023 “Advanced Grant” des European Research Councils (ERC)^[12]
2021 „Seraphine-Puchleitner-Preis“ der Universität Graz
2017 Sieg im ersten Nanocar Race (gemeinsam mit Grant Simpson und James Tour)^[13]^[14]
2011 „Feynman Prize in Nanotechnology“ des Foresight Instituts
2010 „Young Leaders in Science“ Stipendium der Schering Stiftung

Weblinks

Website der Arbeitsgruppe „Single-Molecule Chemistry“ von Leonhard Grill: NanoLab
Präsentation bei der Foresight conference (Jan 2013): https://vimeo.com/62028034
Participation in the first Nanocar Race (Apr 2017): https://www.youtube.com/watch?v=vFZLmesIdWQ
Präsentation bei TEDx MPI Stuttgart (Oct 2019): https://www.youtube.com/watch?v=4Bt3p5t9VR8
Foresight Molecular Machines group (May 2022): https://www.youtube.com/watch?v=NLLLEYbyiUY (starting at minute 22:16)

Einzelnachweise

↑ Leif Lafferentz, Francisco Ample, Hao Yu, Stefan Hecht, Christian Joachim, Leonhard Grill: Conductance of a Single Conjugated Polymer as a Continuous Function of Its Length. In: Science. Band 323, Nr. 5918, 27. Februar 2009, S. 1193–1197, doi:10.1126/science.1168255.
↑ Matthias Koch, Francisco Ample, Christian Joachim, Leonhard Grill: Voltage-dependent conductance of a single graphene nanoribbon. In: Nature Nanotechnology. Band 7, Nr. 11, November 2012, S. 713–717, doi:10.1038/nnano.2012.169.
↑ Micol Alemani, Maike V. Peters, Stefan Hecht, Karl-Heinz Rieder, Francesca Moresco, Leonhard Grill: Electric Field-Induced Isomerization of Azobenzene by STM. In: Journal of the American Chemical Society. Band 128, Nr. 45, 1. November 2006, S. 14446–14447, doi:10.1021/ja065449s.
↑ Carlo Dri, Maike V. Peters, Jutta Schwarz, Stefan Hecht, Leonhard Grill: Spatial periodicity in molecular switching. In: Nature Nanotechnology. Band 3, Nr. 11, November 2008, S. 649–653, doi:10.1038/nnano.2008.269.
↑ Takashi Kumagai, Felix Hanke, Sylwester Gawinkowski, John Sharp, Konstantinos Kotsis, Jacek Waluk, Mats Persson, Leonhard Grill: Controlling intramolecular hydrogen transfer in a porphycene molecule with single atoms or molecules located nearby. In: Nature Chemistry. Band 6, Nr. 1, Januar 2014, S. 41–46, doi:10.1038/nchem.1804.
↑ L. Grill, K.-H. Rieder, F. Moresco, G. Rapenne, S. Stojkovic, X. Bouju, C. Joachim: Rolling a single molecular wheel at the atomic scale. In: Nature Nanotechnology. Band 2, Nr. 2, Februar 2007, S. 95–98, doi:10.1038/nnano.2006.210.
↑ Alex Saywell, Anne Bakker, Johannes Mielke, Takashi Kumagai, Martin Wolf, Víctor García-López, Pinn-Tsong Chiang, James M. Tour, Leonhard Grill: Light-Induced Translation of Motorized Molecules on a Surface. In: ACS Nano. Band 10, Nr. 12, 27. Dezember 2016, S. 10945–10952, doi:10.1021/acsnano.6b05650.
↑ Donato Civita, Marek Kolmer, Grant J. Simpson, An-Ping Li, Stefan Hecht, Leonhard Grill: Control of long-distance motion of single molecules on a surface. In: Science. Band 370, Nr. 6519, 20. November 2020, S. 957–960, doi:10.1126/science.abd0696.
↑ Grant J. Simpson, Mats Persson, Leonhard Grill: Adsorbate motors for unidirectional translation and transport. In: Nature. Band 621, Nr. 7977, 7. September 2023, S. 82–86, doi:10.1038/s41586-023-06384-y.
↑ Leonhard Grill, Matthew Dyer, Leif Lafferentz, Mats Persson, Maike V. Peters, Stefan Hecht: Nano-architectures by covalent assembly of molecular building blocks. In: Nature Nanotechnology. Band 2, Nr. 11, November 2007, S. 687–691, doi:10.1038/nnano.2007.346.
↑ Leonhard Grill, Stefan Hecht: Covalent on-surface polymerization. In: Nature Chemistry. Band 12, Nr. 2, Februar 2020, S. 115–130, doi:10.1038/s41557-019-0392-9.
↑ APA: Vier Forscher in Österreich erhalten „Advanced Grants“ vom ERC. Abgerufen am 30. März 2023 (deutsch).
↑ Grant J. Simpson, Víctor García-López, Philipp Petermeier, Leonhard Grill, James M. Tour: How to build and race a fast nanocar. In: Nature Nanotechnology. Band 12, Nr. 7, Juli 2017, S. 604–606, doi:10.1038/nnano.2017.137.
↑ Gwénaël Rapenne, Christian Joachim: The first nanocar race. In: Nature Reviews Materials. Band 2, Nr. 6, 6. Juni 2017, S. 17040, doi:10.1038/natrevmats.2017.40.

Personendaten
NAME	Grill, Leonhard
KURZBESCHREIBUNG	österreichischer Experimentalphysiker
GEBURTSDATUM	1970

[1] Leif Lafferentz, Francisco Ample, Hao Yu, Stefan Hecht, Christian Joachim, Leonhard Grill: Conductance of a Single Conjugated Polymer as a Continuous Function of Its Length. In: Science. Band 323, Nr. 5918, 27. Februar 2009, S. 1193–1197, doi:10.1126/science.1168255.

[2] Matthias Koch, Francisco Ample, Christian Joachim, Leonhard Grill: Voltage-dependent conductance of a single graphene nanoribbon. In: Nature Nanotechnology. Band 7, Nr. 11, November 2012, S. 713–717, doi:10.1038/nnano.2012.169.

[3] Micol Alemani, Maike V. Peters, Stefan Hecht, Karl-Heinz Rieder, Francesca Moresco, Leonhard Grill: Electric Field-Induced Isomerization of Azobenzene by STM. In: Journal of the American Chemical Society. Band 128, Nr. 45, 1. November 2006, S. 14446–14447, doi:10.1021/ja065449s.

[4] Carlo Dri, Maike V. Peters, Jutta Schwarz, Stefan Hecht, Leonhard Grill: Spatial periodicity in molecular switching. In: Nature Nanotechnology. Band 3, Nr. 11, November 2008, S. 649–653, doi:10.1038/nnano.2008.269.

[5] Takashi Kumagai, Felix Hanke, Sylwester Gawinkowski, John Sharp, Konstantinos Kotsis, Jacek Waluk, Mats Persson, Leonhard Grill: Controlling intramolecular hydrogen transfer in a porphycene molecule with single atoms or molecules located nearby. In: Nature Chemistry. Band 6, Nr. 1, Januar 2014, S. 41–46, doi:10.1038/nchem.1804.

[6] L. Grill, K.-H. Rieder, F. Moresco, G. Rapenne, S. Stojkovic, X. Bouju, C. Joachim: Rolling a single molecular wheel at the atomic scale. In: Nature Nanotechnology. Band 2, Nr. 2, Februar 2007, S. 95–98, doi:10.1038/nnano.2006.210.

[7] Alex Saywell, Anne Bakker, Johannes Mielke, Takashi Kumagai, Martin Wolf, Víctor García-López, Pinn-Tsong Chiang, James M. Tour, Leonhard Grill: Light-Induced Translation of Motorized Molecules on a Surface. In: ACS Nano. Band 10, Nr. 12, 27. Dezember 2016, S. 10945–10952, doi:10.1021/acsnano.6b05650.

[8] Donato Civita, Marek Kolmer, Grant J. Simpson, An-Ping Li, Stefan Hecht, Leonhard Grill: Control of long-distance motion of single molecules on a surface. In: Science. Band 370, Nr. 6519, 20. November 2020, S. 957–960, doi:10.1126/science.abd0696.

[9] Grant J. Simpson, Mats Persson, Leonhard Grill: Adsorbate motors for unidirectional translation and transport. In: Nature. Band 621, Nr. 7977, 7. September 2023, S. 82–86, doi:10.1038/s41586-023-06384-y.

[10] Leonhard Grill, Matthew Dyer, Leif Lafferentz, Mats Persson, Maike V. Peters, Stefan Hecht: Nano-architectures by covalent assembly of molecular building blocks. In: Nature Nanotechnology. Band 2, Nr. 11, November 2007, S. 687–691, doi:10.1038/nnano.2007.346.

[11] Leonhard Grill, Stefan Hecht: Covalent on-surface polymerization. In: Nature Chemistry. Band 12, Nr. 2, Februar 2020, S. 115–130, doi:10.1038/s41557-019-0392-9.

[:0-12] APA: Vier Forscher in Österreich erhalten „Advanced Grants“ vom ERC. Abgerufen am 30. März 2023 (deutsch).

[13] Grant J. Simpson, Víctor García-López, Philipp Petermeier, Leonhard Grill, James M. Tour: How to build and race a fast nanocar. In: Nature Nanotechnology. Band 12, Nr. 7, Juli 2017, S. 604–606, doi:10.1038/nnano.2017.137.

[14] Gwénaël Rapenne, Christian Joachim: The first nanocar race. In: Nature Reviews Materials. Band 2, Nr. 6, 6. Juni 2017, S. 17040, doi:10.1038/natrevmats.2017.40.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]