Zusammenhang zwischen Nanostruktur, mechanischer Flexibilität und Materialeigenschaften in ferroischen Dünnfilmen mit mesoporösen Architekturen
Final Report Abstract
Das Projekt „Zusammenhang zwischen Nanostruktur, mechanischer Flexibilität und Materialeigenschaften in ferroischen Dünnfilmen mit mesoporösen Architekturen“ hat zur Entwicklung einer Vielzahl von geordnet-mesoporösen Metalloxidfilmen mit Schichtdicken im Submikrometerbereich geführt, deren Eigenschaften teilweise erheblich durch die nanoskaligen Dimensionen und andere Faktoren (Verspannungen usw.) beeinflusst werden. So konnte unter anderem gezeigt werden, dass bei Raumtemperatur magnetische Eisen-Granat-Dünnfilme mit einer leichten Magnetisierungsachse senkrecht zur Ebene des Substrates durch nasschemische Beschichtungsverfahren hergestellt werden können. Der zugrunde liegende Effekt wurde gemeinsam mit Partnern am Rudjer Boskovic Institut und der Universität Porto aufgeklärt. Zudem gelang die Präparation von phasenreinem Blei-Zirkonat-Titanat. Die Verwendung spezieller einkristalliner Substrate führte dabei zur Ausbildung einer biaxialen Textur und zu einer guten makroskopischen Polarisierbarkeit des Materials. Des Weiteren konnte eine Reihe von hexagonalen Seltenerd-Orthoferriten synthetisiert werden, was zeigt, dass diese Phase auf der Nanometerskala in mesoporösen Dünnfilmen stabilisiert werden kann. Erste Untersuchungen sowie Literaturdaten deuten auf eine Koexistenz verschiedener ferroischer Ordnungsphänomene hin. Für ein detaillierteres Bild sind jedoch weitere Messungen notwendig, da Fremdphasen und Verunreinigungen die Eigenschaften stark beeinflussen. Ebenso konnte das Potential von in situ Röntgenkleinwinkelstreuung unter streifendem Einfall für die strukturelle Charakterisierung von Dünnschichtproben gezeigt werden. Darüber hinaus wurde das Projekt zum Ausgangspunkt neuer Arbeiten, wie zum Beispiel der Entwicklung Elektrolyt-gesteuerter flüssig/fest Kompositsysteme und der Beschichtung von Metalloxidfilmen mittels Atomlagenabscheidung zur Herstellung hochstrukturierter Komposite und Stabilisierung mesoporöser Architekturen. Zusammenfassend konnten mit diesem Projekt, neben neuen Erkenntnissen zu materialwissenschaftlichen Aspekten, einige grundlegende Fragestellungen zu physikalisch-chemischen Eigenschaften auf der Nanometerskala geklärt werden.
Publications
- „Soft-Templating Synthesis of Mesoporous Magnetic CuFe2O4 Thin Films with Ordered 3D Honeycomb Structure and Partially 1 Inverted Nanocrystalline Spinel Domains”. Chem. Commun. 2012, 48, 4471- 4473
Reitz, C.; Suchomski, C.; Haetge, J.; Leichtweiss, T.; Jagličić, Z.; Djerdj, I.; Brezesinski, T.
(See online at https://doi.org/10.1039/c2cc31006f) - „Morphology, Microstructure, and Magnetic Properties of Ordered Large-Pore Mesoporous Cadmium Ferrite Thin Film Spin Glasses”. Inorg. Chem. 2013, 52, 3744-3754
Reitz, C.; Suchomski, C.; Chakravadhanula, V. S. K.; Jagličić, Z.; Djerdj, I.; Brezesinski, T.
(See online at https://doi.org/10.1021/ic302283q) - „Room Temperature Magnetic Rare-Earth Iron Garnet Thin Films with Ordered Mesoporous Structure”. Chem. Mater. 2013, 25, 2527-2537
Suchomski, C.; Reitz, C.; Sousa, C. T.; Araujo, J. P.; Brezesinski, T.
(See online at https://doi.org/10.1021/cm400999b) - „Large Magnetoresistance and Electrostatic Control of Magnetism in Ordered Mesoporous La1–x Cax MnO3 Thin Films”. Chem. Mater. 2014, 26, 5745-5751
Reitz, C.; Leufke, P. M.; Schneider, R.; Hahn, H.; Brezesinski, T.
(See online at https://doi.org/10.1021/cm5028282) - „Large-Pore Mesoporous Ho3Fe5O12 Thin Films with a Strong Room- Temperature Perpendicular Magnetic Anisotropy by Sol-Gel Processing”. Chem. Mater. 2014, 26, 2337-2343
Suchomski, C.; Reitz, C.; Pajic, D.; Jaglicic, Z.; Djerdj, I.; Brezesinski, T.
(See online at https://doi.org/10.1021/cm5003324) - „Ordered Mesoporous Thin Film Ferroelectrics of Biaxially Textured Lead Zirconate Titanate (PZT) by Chemical Solution Deposition”. Chem. Mater. 2014, 26, 2195-2202
Reitz, C.; Leufke, P. M.; Hahn, H.; Brezesinski, T.
(See online at https://doi.org/10.1021/cm500381g)
