Polymere mit konkaven und chiralen Untereinheiten zur selektiven Dispersion von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT)

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Kappes
• Fachliche Zuordnung: Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245167619

Einwandige Kohlenstoffnanoröhren bieten interessante Perspektiven fur zukünftige "Devices" wegen ihrer besonderen physikalischen Eigenschaften. Speziell ihre elektronischen und optischen Eigenschaften machen sie als funktionelle Bauteile für verschiedene Anwendungen attraktiv. Während der Zusammenhang zwischen der SWCNT Struktur (n,m -Index) und den resultierenden physikalischen Eigenschaften gut verstanden ist, leidet die Integration der Röhren in "Devices" an den beiden Schwierigkeiten sortenreine Röhren ezeugen zu können sowie diese in Lösung zu prozessieren.In diesem Project möchten wir polymere Strukturen entwickeln die es erlauben selektiv SWCNTs zu dispergieren mit vordefinierten physikalischen Charakteristika wie elektronische Eigenschaften, Durchmesser, n,m-Index sowie auch Chiralität. Zu diesem Zweck sollen zunächst konkave Bausteine aufgebaut werden, die günstige Pi-Stapelwechselwirkungen mit den zylindrischen SWCNT Oberflächen eingehen können. Diese sollen dann in verschiedene (Ko)-Polymere eingebaut werden. Diese Bausteine werden als Razemate synthetisiert und dann enantiomeren-rein getrennt (via Trennung der Diastereomere die aus beiden Enantiomeren erhalten werden). Dadaurch werden (Ko)-Polymere der enantiomeren-reinen Bausteine verfügbar. Diese (Ko)-Polymere sollen dann zur Dispergierung von HiPco-SWCNTs eingesetzt und die Zusammensetzung der resultierenden Dispersionen (sowie die Polymer SWCNT Wechselwirkung) mit den optischen Methoden UV-vis-nIR Absorption , nIR Photolumineszenz- und Raman Spektroskopie untersucht werden.Auch soll ein Prozess entwickelt werden der die reversible Beschichtung von SWCNTs durch Polymere ermöglicht. Wohingegen dispergierende Beschichtungen hervorragend prozessierbare Röhren erzeugen können, beeinträchtigt die verbleibende isolierende Schicht die Wechselwirkung des Rohrs mit einem Substrat nach der Deposition. Basierend auf der Reversibilität von Diels-Alder Reaktionen schlagen wir vor eine polymere Beschichtung zu entwickeln die thermisch in kleine Bausteine zersetzt werden kann. Dadurch möchten wir Beschichtungen erreichen die nach der Deposition des Rohrs auf Oberflächen wieder entfernt werden können um somit verschiedene UHV Anwendungen zu ermöglichen. Entsprechend werden wir die thermische Zersetzung der Polymere auf SWCNTs in-situ untersuchen - mit den Methoden: Desorptionsmassenspektrometrie, Raman Mikroskopie sowie einer Reihe anderer oberflächenanalytischer Methoden. Daraus erhoffen wir uns Informationen um die Polymerstrukturen in Hinblick auf UHV-reine SWCNTs zu optimieren um somit weitergehende UHV Untersuchungen an sortenreinen SWCNT Materialien (und deren Oberflächen) zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Beteiligte Person: Professor Dr. Marcel Mayor