Erforschung multinärer Nanopartikel durch kombinatorisches Sputtern in ionische Flüssigkeiten und moderne Methoden der Transmissionselektronenmikroskopie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig; Professorin Dr. Christina Scheu
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320295168

Dieses Projekt adressiert die Synthese und Charakterisierung multinärer Nanopartikel durch kombinatorisches Sputtern in ionische Flüssigkeiten und die atomar-skalige Charakterisierung dieser Nanopartikel durch fortgeschrittene Transmissionselektronenmikroskopie-Methoden. Während elementare Nanopartikel oft untersucht wurden, ist die Exploration multinärer Nanopartikel herausfordernd, da ihre Synthese typischerweise komplexer Chemie bedarf. Im Gegensatz dazu ermöglicht die Synthese multinärer Nanopartikel durch Sputtern in ionische Flüssigkeiten eine effiziente Erforschung multinärer Nanopartikel. Unerforschte multinäre Nanopartikel könnten interessante strukturelle und funktionale Eigenschaften aufweisen. Daher wird der Existenzbereich und die Eigenschaften multinärer Nanopartikel für ausgewählte Legierungssysteme untersucht werden. Das Projekt startet mit unären Systemen (z.B. Au, Pt, Pd, Ru), dann werden binäre Systeme untersucht (z.B. Ni-Ti, Ti-Ta, Fe-Pd, Au-Pt, Cu-Ru) und schließlich ternäre Systeme (Ti-Ni-X). Der Fokus liegt auf Systemen, die eine reversible Phasentransformation zeigen könnten. Das Hauptziel ist zu verstehen, welche Materialien in Form von gesputterten Nanopartikeln in welchen ionischen Flüssigkeiten hergestellt werden können. Weiterhin erwarten wir aufklären zu können, ob thermoelastische martensitische Phasenumwandlungen in den Nanopartikeln auftreten. Die Resultate, in Form von Beziehungen zwischen den beobachteten Nanostrukturen und den dazugehörigen Phasendiagrammen, werden für zukünftige Anwendungen des Sputterns in ionische Flüssigkeiten für weitere Legierungssysteme nützlich sein. Weiterhin werden fundamentale Aspekte der Nukleations- und Wachstumsmechanismen von multinären Nanopartikeln mittels in situ HRTEM untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen