Computergestütztes Design, experimentelle Charakterisierung und Validierung von Halbleiter-Nanokristallen mit optimierten optischen Eigenschaften

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Nikolai Gaponik (†); Dr. Jan-Ole Joswig; Dr. Ute Resch-Genger
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Theoretische Chemie: Moleküle, Materialien, Oberflächen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263742589

Ziel des ICENAP-Konsortiums ist das Design neuer Nanokristalle (Quantum Dots - QD) und die kontrollierte Modifizierung mikrostruktureller Änderungen in bekannten Systemen während der Herstellung zur Realisierung folgender Eigenschaften: (i) Photolumineszenz-Quantenausbeute (PL QY) über 90%, unabhängig von der QD-Konzentration; (ii) minimales Blinken; (iii) QD-PL-Stabilität von mindestens 12 Monaten durch kontrolliertes Aufwachsen anorganischer Schalen; so wie (iv) QD-Stabilität in biologischen Medien von mindestens 6 Monaten durch kontrolliertes Design der Ligandenschale. QDs der nächsten Generation sollen durch Modellierung und Simulation mittels materialwissenschaftlicher Design-Prinzipien entwickelt werden, die dann die Basis für die Synthese von QD-Kernen und ihrer schichtweisen Ummantelung mit verschiedenen anorganischen Schalen bilden. Dabei werden mit HRTEM-Bildern abgeglichene Strukturmodelle verwendet. Die vorhergesagten Eigenschaften dieser neuen Multischalen-QDs werden experimentell validiert. ICENAP kombiniert so Modellierung, Simulation und Validierung einer neuen Materialklasse, die einen strategischen Einfluss haben und eine neue Innovationsdynamik durch Wissensakkumulation entfalten wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Beteiligte Person: Professor Dr. Igor Nabiev