Lokalisierter Transport aus der Gasphase: Fundamentale Untersuchungen und Anwendungen

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Jacobs, seit 4/2021
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Biomaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314615063

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Projekts wurde ein neuer Transportansatz erforscht, der die lokale Ansammlung von luftgetragenen Partikeln mit einer höheren Rate als bisher möglich beschreibt. Stark vereinfacht handelt es sich dabei um einen elektrodynamischen, durch Coulomb-Kräfte gesteuerten Transportprozess. Durch gezielte Experimente wurde das Hauptziel erreicht und die fehlenden grundlegenden Elemente sowie ein erweitertes Modell der Gasphasen-Elektrodeposition entdeckt. Bei der Untersuchung des erweiterten Modells wurden zwei Schlüsselparameter ermittelt: die Durchflussmenge des Trägergases und die Leistung der Funkenentladung. Beide Parameter beeinflussen den von den geladenen Spezies getragenen elektrischen Strom, die Masse der Nanopartikel, die Partikelgröße und die Morphologie des Films. Während des Projekts wurden vier wichtige Entdeckungen gemacht, die in drei Anwendungen verwendet wurden und zu neun Zeitschriftenveröffentlichungen führten. Über das Projekt hinaus wurden Erkenntnisse für zwei weitere kooperative Veröffentlichungen gewonnen. Zusätzlich zum Projekt wurden kürzlich drei weitere Entdeckungen gemacht, die noch nicht veröffentlicht wurden, aber Potenzial für weitere Forschung bieten.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Corona assisted gallium oxide nanowire growth on silicon carbide. Journal of Crystal Growth, 509, 107-111.
  Reiprich, Johannes; Kups, Thomas; Schlag, Leslie; Isaac, Nishchay A.; Biswas, Shantonu; Breiling, Jonas; Schaaf, Peter; Stauden, Thomas; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.
  
• Corona Discharge Assisted Growth Morphology Switching of Tin-Doped Gallium Oxide for Optical Gas Sensing Applications. Crystal Growth & Design, 19(12), 6945-6953.
  Reiprich, Johannes; Isaac, Nishchay A.; Schlag, Leslie; Hopfeld, Marcus; Ecke, Gernot; Stauden, Thomas; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.
  
• Localized and Programmable Chemical Vapor Deposition Using an Electrically Charged and Guided Molecular Flux. ACS Nano, 14(10), 12885-12894.
  Reiprich, Johannes; Isaac, Nishchay A.; Schlag, Leslie; Kups, Thomas; Hopfeld, Marcus; Ecke, Gernot; Stauden, Thomas; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.
  
• Localized collection of airborne biological hazards for environmental monitoring. Sensors and Actuators B: Chemical, 273, 906–915.
  Reiprich, Johannes; Gebinoga, Michael; Traue, Lutz-Philipp; Schlag, Leslie; Biswas, Shantonu; Kaltwasser, Mahsa; Honecker, Maria Christine; Stauden, Thomas; Pezoldt, Jörg; Schober, Andreas & Jacobs, Heiko O.
  
• Nanoparticle gas phase electrodeposition: Fundamentals, fluid dynamics, and deposition kinetics. Journal of Aerosol Science, 151, 105652.
  Schlag, Leslie; Isaac, Nishchay A.; Nahrstedt, Helene; Reiprich, Johannes; Ispas, Adriana; Stauden, Thomas; Pezoldt, Jörg; Bund, Andreas & Jacobs, Heiko O.
  
• Three-dimensional platinum nanoparticle-based bridges for ammonia gas sensing. Scientific Reports, 11(1).
  Isaac, Nishchay A.; Reiprich, Johannes; Schlag, Leslie; Moreira, Pedro H. O.; Baloochi, Mostafa; Raheja, Vishal A.; Hess, Anna-Lena; Centeno, Luis F.; Ecke, Gernot; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.
  
• Self‐Aligning Metallic Vertical Interconnect Access Formation through Microlensing Gas Phase Electrodeposition controlling Airgap and Morphology. Advanced Electronic Materials, 9(1).
  Schlag, Leslie; Isaac, Nishchay A.; Hossain, Mohammad M.; Hess, Anna‐Lena; Wolz, Benedikt C.; Reiprich, Johannes; Ziegler, Mario; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.
  
• Novel Gas Phase Route Toward Patterned Deposition of Sputter‐Free Pt/Al Nanofoils. Advanced Materials Technologies, 8(18).
  Isaac, Nishchay A.; Schlag, Leslie; Ispas, Adriana; Reiprich, Johannes; Soydan, Alper K.; Moreira, Pedro H. O.; Thiele, Sebastian; Aliabadian, Bardia; Flock, Dominik; Knauer, Andrea; Jiménez, Juan J.; Bund, Andreas; Morales, Francisco M.; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko O.
  
• Ruthenium and Rhodium Vertical Interconnect Formation Using Gas Phase Electrodeposition. 2023 IEEE International Interconnect Technology Conference (IITC) and IEEE Materials for Advanced Metallization Conference (MAM)(IITC/MAM), 1-3. IEEE.
  Hossain, Mohammad Mobassar; Schlag, Leslie; Wolz, Benedikt; Ziegler, Mario; Nahrstedt, Helene; Reichel, Helene; Pezoldt, Jörg & Jacobs, Heiko Otto