Hochgeordnete '3D-Superlattice' Oxid-Nanoröhren mit hochdefinierten physikalischen und selektiven chemischen Kontrasten

• Antragsteller: Professor Dr. Patrik Schmuki
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165727320

Im Verlauf der letzten Jahre wurde am Lehrstuhl des Antragsstellers das elektrochemische Wachstum von selbstorganisierten hochgeordneten TiO2 Nanoröhrenschichten und deren Anwendungen intensiv erforscht und eine weltweit führende Position in diesem Gebiet wurde etabliert.Der vorliegende Antrag legt eine Strategie dar, die versucht eine radikal neue Generation von oxidischen Nanotuben zu schaffen, die auf einer 3D-dimensionalen und nm-präzisen Modifikation der Tubenwände beruht und damit völlig neue Funktionsprinzipien erschließt – insbesondere:1) “superlattice”-Strukturen von alternierenden Oxidschichten, um gezielt die physikalischen Eigenschaften (optisch / elektrisch) der Nanotubenwände zu verändern (Heterojunctions, quantum confinement Effekte, Mesomaterialien).2) der hochkontrollierte Einbau von lokalen chemischen Kontrasten in den Tubenwänden, um ortsspezifische chemische Anker- und Reaktionsstellen zu schaffen.Diese Ansätze sollen es erlauben, eine Plattform von 3D Nanoarchitekturen zu generieren, die eine bisher unerreichte Ortskontrolle von physikalischen und chemischen Eigenschaften entlang oxidischer Tubenwände erlaubt. Dies soll insbesondere für Durchflussmembranen und -reaktoren mit hochdefinierter Retentionszeit (z.B. Einzelphotonreaktor) ausgenutzt werden. Über eingebaute “heterojunctions” sollen insbesondere ionische und elektronische Eigenschaften modifiziert werden und für Solarzellen, Interkalations-Devices und für die Photokatalyse nutzbringend eingesetzt werden.Skizziert sind ebenfalls Ansätze um über die Vereinzelung von Nanoröhren mit eingebautem chemischen Kontrast zu multifunktionalen Einzel-Nanotubes zu bauen, die eine Plattform bilden die gleichzeitig biochemisch spezifisch koppeln, magnetisch geführt werden können, und einen aktiven drug release Mechanismus beinhalten.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte