Dünnschicht-Phasenanalysator

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung in 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 141333866

• Erstellungsjahr: 2016

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Gerät wurde federführend von Prof. Christof Wöll (Physikalische Chemie) in der letzten Phase seiner Dienstzeit an der Ruhr-Universität Bochum beschafft und dann im Bereich der kooperierenden Arbeitsgruppe Prof. Roland A. Fischer (Anorganische Chemie) installiert und betrieben. Es stand insbesondere allen Nutzern der Bereiche Anorganische Chemie/Physikalische Chemie bzw. der dort kooperativ betriebenen materialwissenschaftlichen Oberflächenchemie zur Verfügung. Überwiegend wurde das Gerät zur Phasenanalyse mittels Röntgenbeugung von auf verschiedenen Substraten abgeschiedenen dünnen Schichten eingesetzt. Die dabei gewonnen Daten waren essentiell für zahlreiche Dissertationen und Originalpublikationen in internationalen peer-reviewed Journalen. Dem Gerät kam eine Schlüsselfunktion zu. Überwiegend wurde das Gerät, vor allem in den ersten drei Jahren nach Inbetriebnahme, zur Charakterisierung sogenannten SURMOFs eingesetzt (surface mounted Metal-Organic Frameworks; oberflächenverankerte Metallorganische Gerüstverbindungen).Metal-Organic Frameworks (MOFs) sind eine neuartige, multifunktionelle Materialklasse, die weltweit großes Aufsehen erregt. Das Gerät war wesentliches Werkzeug für das von den Gruppen Wöll und Fischer entwickelte Verfahren der schrittweisen, Lage-für-Lage Flüssigphasenabscheidung von kristallinen, bzw. hochgradig vorzugsorientierten SURMOFs, eine wissenschaftliche Pionierleistung, die international hohe Beachtung fand. Erforscht wurde u.a. die Herstellung phasenreiner, hochgeordneter SURMOFs, SURMOF-Heterostrukturen sowie nach der Schichterzeugung mögliche, weitergehende chemischen Modifikationen. Zu den wichtigsten Ergebnissen der ersten drei Jahre nach Inbetriebnahme zählen unter anderem die Erschießung sogenannter „pillared layer“ SURMOFs und deren Heterostrukturchemie für die selektive Adsorption von flüchtigen organischen Stoffen als Grundlagenforschung für neuartige Chemosensoren, bzw. für die Integration von SURMOFs in funktionelle Bauteile. Ein weiteres Einsatzgebiet war die Charakterisierung der in Folge von Wirt-/Gast- Wechselwirkungen ausgelösten Phasenübergänge (Strukturänderungen) sogenannter „atmender“ (flexibler) MOFs. Außerdem wurden dünne Schichten (rein) anorganischer Materialien (typischerweise Nitride und Oxide), die durch das Verfahren der Metallorganischen Chemischen Dampfabscheidung (MOCVD) erzeugt wurden, mit dem Gerät analysiert.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Controlled SBU Approaches to Isoreticular Metal-Organic Framework Ruthenium-Analogues of HKUST-1. Eur. J. Inorg. Chem. 2015, (23), 3913–3920
  W. Zhang, O. Kozachuk, R. Medishetty, A. Schneemann, R. Wagner, K. Khaletskaya, K. Epp, R. A. Fischer
  
• Engineering Zeolitic-Imidazolate Framework (ZIF) Thin Film Devices for Selective Detection of Volatile Organic Compounds. Adv. Funct. Mater. 2015, 25(28), 4470–4479
  M. Tu, S. Wannapaiboon, K. Khaletskaya, R. A. Fischer
  
• Fabrication of Gold/Titania Photocatalyst for CO2 Reduction Based on Pyrolytic Conversion of the Metal−Organic Framework NH2-MIL 125(Ti) Loaded with Gold Nanoparticles. Chem. Mater. 2015, 27(21), 7248–7257
  K. Khaletskaya, A. Pougin, R. Medishetty, C. Rösler, C. Wiktor, J. Strunk, R. A. Fischer
  
• Hierarchical structuring of metal–organic framework thin-films on quartz crystal microbalance (QCM) substrates for selective adsorption applications. J. Mater. Chem. A 2015, 3(46), 23385-23394
  S. Wannapaiboon, M. Tu, K. Sumida, K. Khaletskaya, S. Furukawa, S. Kitagawa, R. A. Fischer
  
• Influence of Solvent-Like Sidechains on the Adsorption of Light Hydrocarbons in Metal–Organic Frameworks. Chem. Eur. J. 2015, 21(51), 18764–18769
  A. Schneemann, E. D. Bloch, S. Henke, P. L. Llewellyn, J. R. Long, R. A. Fischer
  
• Pd@UiO-66-Type MOFs Prepared by Chemical Vapor Infiltration as Shape-Selective Hydrogenation Catalysts. Eur. J. Inorg. Chem. 2015, (23), 3904–3912
  I. Luz, C. Rösler, K. Epp, F. X. Llabrés i Xamena, R. A. Fischer
  
• Bifunktionale Sauerstoffelektroden durch Einbettung von Co@Co3O4-Nanopartikeln in CNT-gekoppelte Stickstoff-dotierte Kohlenstoffpolyeder. Angew. Chem. 2016, 128(12), 4155–4160; Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55(12), 4087–4091
  A. Aijaz, J. Masa, C. Rösler, W. Xia, P. Weide, A. J. R. Botz, R. A. Fischer, W. Schuhmann, M. Muhler
  
• Hollow Zn/Co Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF) and Yolk–Shell Metal@Zn/Co ZIF Nanostructures. Chem. Eur. J. 2016, 22(10), 3304–3311
  C. Rösler, A. Aijaz, S. Turner, M. Filippousi, A. Shahabi, W. Xia, G. Van Tendeloo, M. Muhler, R. A. Fischer
  
• Mixedlinker solid solutions of functionalized pillaredlayer MOFs – adjusting structural flexibility, gas sorption, and thermal responsiveness. Dalton Trans. 2016, 45(10), 4230–4241
  I. Schwedler, S. Henke, M. T. Wharmby, S. R. Bajpe, A. K. Cheetham, R. A. Fischer
  
• “Influence of Coadsorbates on CO2 Induced Phase Transition in Functionalized Pillared-Layered Metal-organic Frameworks“ J. Mater. Chem. A 2016
  A. Schneemann, Y. Takahashi, R. Rudolf, S.-i. Noro, R. A. Fischer