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Austausch-Wechselwirkung in Übergangsmetall-dotierten 2D Hetero-Nanoplättchen

Fachliche Zuordnung Experimentelle Physik der kondensierten Materie
Förderung Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399377107
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Berichtszeitraum ist es in Zusammenarbeit mit unserem Partner gelungen, zweidimensionale (Hetero-)Nanoplatelets mit verschiedenen Übergangsmetallen (Mn, Co, Cu) zu dotieren und so ihre Eigenschaften zu funktionalisieren. In CdS/(MnS)/Mn:CdS Kern-Hülle-Hetero-Nanoplatelets konnte demonstriert werden, dass eine s,p-d-Austauschwechselwirkung zwischen Elektronenund Lochbandzuständen und magnetischen Dotierstoffen vorliegt. Durch geschicktes Design der Architektur und Dotierung konnten die Elektronen- (s-d) und die Lochaustauschwechselwirkung (p-d) unabhängig voneinander manipuliert werden. Diese präzise Einstellbarkeit der magnetischen Austauschwechselwirkung wurde erstmals in kolloidalen Nanostrukturen nachgewiesen. Im zweiten Projektteil gelang ein erfolgreicher Einbau von Co2+ in die Hülle von CdSe/CdS Hetero-Nanoplatelets. Mithilfe von MCD-Spektroskopie erfolgte der Nachweis einer s,p-d-Austauschwechselwirkung. Eine Zuordnung der komplexen Ligandenfeldübergänge von Co2+ in Absorption und MCD-Spektroskopie, sowie eine Erklärung ihres Temperaturverhaltens wurden erarbeitet. Im letzten Teil der Arbeiten konnte die in der Literatur kontrovers diskutierte Trionemission bei Tieftemperatur in CdSe-NPL Kernen auf einen FRET-Prozess in NPL-Stapeln zurückgeführt werden. Diese Hypothese wurde durch einen gezielten Einbau von Lochfallen mittels Cu-Dotierung der NPL verifiziert. Damit ließ sich die Trionemission signifikant verstärken. Als bisher nicht gelöste Herausforderung hat sich der Nachweis eines langlebigen magnetisch Polarons in CdSe-basierten NPLs erwiesen. Die Grundvoraussetzung hierfür ist die Synthese von stabilen Mn-dotiertem CdTe-Hüllen oder Mn-dotierten CdSe-Kernen. Beides ist nach aktuellem wissenschaftlichem Stand noch nicht gelungen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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