Hybride aus Halbleitenden Kohlenstoffnanoröhrchen und maßgeschneiderten konjugierten Polyelektrolyten als selektive Sensormaterialien

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Ullrich Scherf; Professorin Dr. Jana Zaumseil
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Präparative und Physikalische Chemie von Polymeren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 367255042

Die Verfügbarkeit von großen Mengen an aufgereinigten und gut definierten - z.B. nur (6,5) - Kohlenstoffnanoröhrchen (SWNTs) ermöglicht deren Anwendung in reproduzierbaren und lösungsprozessierten Bauelementen wie Sensoren. In diesem Projekt werden die Wechselwirkungen zwischen SWNTs und konjugierten Polymeren untersucht und gezielt variiert, um Detektionsmechanismen für ionische Analyte, Temperatur und UV-Bestrahlung zu entwickeln und anzuwenden. Dazu werden ausschließlich halbleitende SWNTs mittels etablierter Dispersionsmethoden aufgereinigt und das dispergierende Polymer durch maßgeschneiderte und neu synthetisierte Polymere, insbesondere konjugierte Polyelektrolyte, die selektiv bestimmte Kationen (z.B. Kalium) binden oder auf pH-Wert-Änderungen reagieren, als auch durch konjugierte Polymere mit temperatur- oder lichtempfindlichen Seitenketten ersetzt. Die Wechselwirkungen des SWNT/Polymer-Hybrids mit den Analyten bzw. physikalischen Stimuli werden mittels Raman- und Fluoreszenzspektroskopie als auch Zeta-Potentialmessungen untersucht. Da Netzwerke aus halbleitenden Kohlenstoffnanoröhrchen sehr hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten zeigen, können diese genutzt werden, um die spezifischen Wechselwirkungen zwischen Analyt, Polymer und SWNT direkt in elektrische Signale in elektrochemischen Feldeffekttransistoren als Sensoren umzuwandeln. Die direkte Verbindung von spektroskopischen Daten und Ladungstransportmessungen soll so unmittelbare Einblicke in die elektronischen Wechselwirkungen von halbleitenden Kohlenstoffnanoröhrchen und funktionalisierten konjugierten Polymeren in Abhängigkeit von ihrer Umgebung liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen