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SFB 1214:  Anisotrope Partikel als Baueinheiten: Maßschneidern von Gestalt, Wechselwirkungen und Strukturen

Fachliche Zuordnung Chemie
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Physik
Förderung Förderung von 2016 bis 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268730352
 
Die Natur bietet unzählige Beispiele für Materialien, deren herausragende Eigenschaften auf einer definierten Anordnung unterschiedlicher, nanoskaliger Phasen beruhen wie die bemerkenswerte mechanische Belastbarkeit von Knochen oder Holz aus synergistischen Beiträgen der verschiedenen Komponenten. Eine vergleichbare Organisation synthetischer Materie geht über den jetzigen Stand der Technik hinaus. Unser Ansatz ist die Bildung von Festkörpern durch präzise Assemblierung von Partikeln. Die Art, Oberfläche sowie der Anordnungsprozess der Partikel bestimmen letztlich die interne Festkörperstruktur und die Eigenschaften. Im Vergleich zu sphärischen Partikeln, sind anisotrope Partikel mit einer enormen Varianz gegenseitiger gerichteter Wechselwirkungen und Überstrukturen verbunden. Die zugehörige Energielandschaft ist inhärent viel komplexer, da auch die relative Anordnung zu Nachbarpartikeln essentiell ist. Daher kann eine Assemblierung unterschiedlichen Pfaden folgen und zu sehr verschiedenen Überstrukturen führen. Die Steuerung von Partikeleigenschaften wie Form und Oberflächenchemie ist der Schlüssel für maßgeschneiderte Anordnung, da die strukturelle Anisotropie bereits orientierungsspezifische Wechselwirkungspotentiale kodiert. Die Auswirkungen gehen weit über die Strukturbildung hinaus, da sowohl auf der Ebene der Partikel als auch der Überstrukturen stark gerichtete optische, elektronische, magnetische oder chemische Eigenschaften erhalten werden können. Diese funktionale Anisotropie kann aber nur erzeugt werden, wenn die strukturelle Anisotropie beherrscht wird. Im Endergebnis kann die strukturierte Anordnung einer Kombination unterschiedlicher Partikel Materialien mit kollektiven Eigenschaften liefern, die bei weitem die simple Summe der isolierten Bestandteile übertreffen.Die Kontrolle der Partikel-Anisotropie ist der Schlüssel, um dieses gewaltige Potential zu nutzen. Zum Erreichen dieser Ziele hat der SFB die benötigte interdisziplinäre Expertise bei Synthese, Analyse und Theorie sowie die Verbindung zwischen harter und weicher Materie in enger Kooperation zwischen Chemikern und Physikern aufgebaut, um strukturelle Anisotropie zur Steuerung der funktionellen Anisotropie der Partikel bei maßgeschneiderten anisotropen Wechselwirkungen und hierarchischen Anordnungen auf allen Skalen (Zeit, Größe und Struktur) zu nutzen. Dies schließt Eigenschaften und Übergangszustände ein. Wir möchten die Rolle der Anisotropie der Partikelform, der Oberfläche und der Wechselwirkung in weichen Anordnungen und festen Strukturen durch die Entwicklung und Kombination experimenteller und theoretischer Methoden die auf allen Skalen ansetzen verstehen, mit einen Fokus auf der Untersuchung von kooperativen Eigenschaften. Dies bringt den Fokus des SFB zu Partikelüberstrukturen und deren Eigenschaften und damit final zu neuen partikelbasierten Hochleistungsmaterialien.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Universität Konstanz
 
 

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