Grundlagen für organische kolloidale Komposit-Nanopartikel anwendbar in der Optoelektronik; Studium der Morphologiebildung, Oberflächenbehandlung und Ladungsträgertransport

• Antragstellerin: Professorin Tayebeh Ameri, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 380524893

Die Verwendung von wässrigen/alkoholbasierten nanopartikulären Dispersionen in der druckbaren Optoelektronik bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Steuerung der Donator: Akzeptor Morphologie im Nanometerbereich mit dem Vorteil einer umweltfreundlichen, lösungsbasierten Herstellung. Eine geeignete nanoskalige Morphologie der Donator: Akzeptor Komposit-Nantopartikel (K-NP), wie die Janus-Struktur, ist die Voraussetzung für eine gut geeignete mesoskalige Morphologiebildung für den Ladungstransport. Die endgültige Nanostruktur eines K-NP wird durch die Konkurrenz zwischen der Thermodynamik und Kinetik während der Partikelbildung bestimmt. Eine Feinabstimmung und Steuerung dieser Variablen erfordert jedoch vorherige Beobachtungen und In-situ-Messungen. In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf die Untersuchung der Grundlagen der kolloidalen organischen K-NP in Bezug auf die NP-Morphologiebildung, die NP-Oberflächenbehandlung, die mesoskalige Mikrostruktur von aus NP gebildeten Filmen und die Transportdynamik für die Anwendung in organischen elektronischen Bauelementen mit einem Schwerpunkt auf die Vergleiche zwischen Donator: Fulleren und Donator: Non-Fulleren K-NP. In diesem Zusammenhang wird das Projekt auf vier folgende Arbeitspakete (AP) aufgeteilt:AP-1: Für die in-situ Analyse des Größenwachstums und der Morphologieentwicklung von organischen kolloidalen Nanopartikeln wird ein neuer tragbarer Syntheseaufbau auf der Grundlage von Stop-Flow-Geräten mit UV-Vis-Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie und Lichtstreuungstechniken etabliert. Der Aufbau wird eine vergleichsweise einfache Integration von einer Anzahl von verschiedenen Strahllinien ermöglichen, um fortgeschrittene Röntgendiffraktion und Infrarotspektroskopie durchzuführen.AP-2: Echtzeit-Multiparameter-Messungen werden mit unserem entwickelten Setup durchgeführt, um fundierte Kenntnisse über die Prozesse und Mechanismen zu erhalten, die die Größe und die nanoskalige Morphologie der untersuchten Polymer: Fulleren und Polymer: Non-Fulleren K-NP in Abhängigkeit von einer Reihe von Faktoren wie der physikalisch-chemischen Eigenschaften der organischen Komponenten und des Herstellungsverfahrens.AP-3: Die mesoskalige Morphologie der aus NP gebildeten dünnen Filme wird durch eine Kombination von ex situ- und in situ-optoelektrischen sowie strukturellen Charakterisierungstechniken im Hinblick auf den Einfluss der wesentlichen Parameter, wie Nachbehandlungen von thermischen und Lösungsmittelanlagerungen, und NP-Oberflächenbehandlungen auf der Teilchenanordnung in festen Filmen und Mikrostrukturbildung untersucht.AP-4: Der Erfolg der kontrollierbaren nano- und mesoskaligen Morphologiebildung von organischen kolloidalen K-NP wird in hochleistungsoptoelektronischen Bauelementen wie Photovoltaik demonstriert.Das Ergebnis wird Licht auf das Potenzial und die Grenzen der organischen NPs für die nächste Generation von verschiedenen organischen optoelektronischen Bauelementen werfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Stopped-flow in-situ characterization setup
• Gerätegruppe: 1800 Spektralphotometer (UV, VIS), Spektrographen (außer Monochromatoren 565)