Plasmonische Nanokristalle und Multikomponentennanokristalle zur Aktivierung chemischer Reaktionen durch ultrakurze Temperaturpulse

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Dirk Dorfs
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 339871323

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Während dieses Projekts konnten wir Studien zur thermischen Aktivierung von Farbstoffzersetzungen in der Nähe von laserpulserhitzten Goldnanopartikeln in kolloidaler Lösung durchführen. Wir fanden jedoch heraus, dass die Zersetzung von Farbstoffen auf der Oberfläche von Goldpartikeln aufgrund mehrerer Effekte, die im ursprünglichen Proposal nicht vorhergesehen waren, äußerst schwierig zu interpretieren war. Daher war eine Ableitung realer Temperaturprofile in der Nähe der erhitzten Nanopartikel eine herausfordernde Aufgabe. Wir haben daher weiterhin einen zusätzlichen Weg verfolgt (der im ursprünglichen Proposal nicht genannt wurde), um genau die Frage der Wärmeverteilung um mittels Laserpuls erhitzter Goldnanopartikel zu beantworten. Wir wuchsen relativ dicke metallorganische Gerüstverbindungs(MOF)-schalen um Goldnanopartikel und bestrahlten die Kompositpartikel mit einem starken gepulsten Laser, der nur mit dem LSPR des Goldpartikels in Resonanz war, aber nicht vom MOF absorbiert wurde. In der Nähe der Goldpartikel wurde das MOF zersetzt und die Größe und Form der in den MOF-Partikeln erzeugten Hohlräume erlaubten uns, Rückschlüsse auf die Wärmeableitung um stark erhitzte Nanopartikel zu ziehen. Darüber hinaus wurden im Rahmen dieses Projekts auch mehrere andere Studien zur Synthese und zum plasmonischen Verhalten von plasmonischen Nanopartikeln durchgeführt. Das entwickelte Verfahren zur Untersuchung des Wärmetransport in der Umgebung von Nanopartikeln und Kompositnanopartikeln mittels MOF Schalen ist von besonderem Interesse für viele Wissenschaftler, da es problemlos auf beliebige Nanopartikel und Heteronanopartikel übertragen werden kann.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Journal of Physical Chemistry Letters 2019, 10
  P. Rusch, B. Schremmer, C. Strelow, A. Mews, D. Dorfs, N. C. Bigall
  
• Nanoscale 2019, 11
  R. Himstedt, D. Hinrichs, J. Sann, A. Weller, G. Steinhauser, D. Dorfs
  
• Small 2019, 15
  F. Lübkemann, J. F. Miethe, F. Steinbach, P. Rusch, A. Schlosser, D. Zámbó, T. Heinemeyer, D. Natke, D. Zok, D. Dorfs, N. C. Bigall
  
• Langmuir 2020, 36
  J. F. Miethe, F. Luebkemann, A. Schlosser, D. Dorfs, N. C. Bigall
  
• Nanoscale 2020, 12
  F. Lübkemann, P. Rusch, S. Getschmann, B. Schremmer, M. Schäfer, M. Schulz, B. Hoppe, P. Behrens, N. C. Bigall, D. Dorfs
  
• Advanced Functional Materials 2021, 31
  M. Rosebrock, D. Zámbó, P. Rusch, D. Pluta, F. Steinbach, P. Bessel, A. Schlosser, A. Feldhoff, K. D. J. Hindricks, P. Behrens, D. Dorfs, N. C. Bigall
  
• Journal of Physical Chemistry C 2021, 125
  R. Himstedt, D. Baabe, C. Wesemann, P. Bessel, D. Hinrichs, A. Schlosser, N. C. Bigall, D. Dorfs
  
• Langmuir 2021, 37
  D. Müller, L. F. Klepzig, A. Schlosser, D. Dorfs, N. C. Bigall
  
• Small 2021, 17
  D. Müller, D. Zámbó, D. Dorfs, N. C. Bigall
  
• CHEMNANOMAT 2022, 8
  M. Niemeyer, P. Bessel, P. Rusch, R. Himstedt, D. Kranz, H. Borg, N. C. Bigall, D. Dorfs