Forschung

Die Arbeitsgruppe synthetisiert eine breite Palette unterschiedlicher Nanopartikel. Die Materialien sowie Größen und Formen sind vielfältig. Die Optimierung der Syntheseparameter wird sowohl bei Batch-Synthesen als auch bei Synthesen in Durchflussreaktoren untersucht. Anisotrope Nanopartikel können durch kinetische und thermodynamische Einflüsse sowie durch die verwendeten Liganden erreicht werden. Die Anisotropie hat weitere Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Materialien und ihrer Superstrukturen.

Neben Liganden ist die Kombination vieler Materialien in einzelnen Nanostrukturen ein weiteres wichtiges Arbeitsfeld. Die Heterostrukturen enthalten mindestens zwei verschiedene Materialien oder Materialklassen, die entweder eine Kombination der Eigenschaften der einzelnen Materialien zeigen oder vollständig neue Eigenschaften aufweisen. Es werden Untersuchungen zu Liganden durchgeführt, die eine Integration in Polymerstrukturen und eine Bindung an biologische Materialien ermöglichen.

Eine Auswahl der Materialien umfasst verschiedene Metalle, Halbleiter und Metalloxide sowie Bleihalogenid-Perowskite und Übergangsmetallchalcogenide. Alle Nanopartikel werden mit unterschiedlichen Untersuchungsmethoden analysiert. Dazu gehören spektroskopische, elektronenmikroskopische, röntgenografische, elektrochemische und magnetische Messmethoden.

Viele dieser Nanopartikel werden mit verschiedenen Methoden in Superstrukturen umgewandelt. Eine der verfolgten Methoden ist die Selbstorganisation. Zudem werden verschiedene Gelierungsverfahren durchgeführt und mit vielen der unterschiedlichen Nanostrukturen untersucht. Der Einfluss von Parametern, insbesondere der Liganden, auf die Bildung von Superstrukturen ist ein weiteres wichtiges Forschungsgebiet.

Die verschiedenen Strukturen, von zwei- bis dreidimensionalen, in kristalliner und amorpher Form, die aus den verschiedenen Nanopartikeln als Bausteinen entstehen, führen zu überraschend neuen Eigenschaften und kollektiven Verhaltensweisen. Diese reichen von optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel photonischen Eigenschaften, bis hin zu katalytischen, magnetischen, elektrochemischen und sensorischen Eigenschaften.

Der Transfer in verschiedene Aero-, Kryo-Aerogele und Hydrogels führt zu Strukturen, die den Kontakt zwischen den Nanokristallen ermöglichen und somit interessante Mobilitäten der Ladungsträger bieten. Diese Mobilität wird mit Hilfe der Impedanzspektroskopie und der zyklischen Voltammetrie analysiert.

Diese Strukturen ermöglichen den Bau von Geräten, die als Sensoren fungieren können, und bieten interessante Möglichkeiten für die Photokatalyse.

Um diese Geräte zu konstruieren, ist es zunächst notwendig, die Substrate für die anschließende elektrische Kontaktierung zu erstellen.

Die Sensorantworten auf verschiedene Analyten sowie verschiedene Faktoren, die diese Antworten beeinflussen, werden untersucht. Die Abscheidung der Nanopartikel als Dünnfilme ermöglicht ein besseres Verständnis des zugrunde liegenden Sensorsmechanismus.

Die photoelektrochemischen und photokatalytischen Untersuchungen der großen Materialvielfalt sind ein wichtiges Ziel der Arbeitsgruppe.