Austausch-Wechselwirkung in Übergangsmetall-dotierten 2D Hetero-Nanoplättchen
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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Magnetically doped nanocrystals – from functionality to device development, GRC on Colloidal Nanocrystals, Smithfield, Rhode Island, US
G. Bacher
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sp-d exchange interactions in wave function engineered colloidal CdSe/Mn:CdS hetero-nanoplatelets 10th international conference on quantum dots, Toronto/Canada
S. Lorenz, F. Muckel, S. Delikanli, P. L. Hernández-Martínez, T. Priesner, J. Ackermann, M. Sharma, H. V. Demir & G. Bacher
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sp–d Exchange Interactions in Wave Function Engineered Colloidal CdSe/Mn:CdS Hetero-Nanoplatelets. Nano Letters, 18(3), 2047-2053.
Münzer, Franziska; Delikanli, Savas; Hernández-Martínez, Pedro Ludwig; Priesner, Tamara; Lorenz, Severin; Ackermann, Julia; Sharma, Manoj; Demir, Hilmi Volkan & Bacher, Gerd
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Impurity incorporation and exchange interactions in Co2+-doped CdSe/CdS core/shell nanoplatelets. The Journal of Chemical Physics, 151(22).
Fainblat, Rachel; Delikanli, Savas; Spee, Leon; Czerny, Tamara; Isik, Furkan; Sharma, Vijay Kumar; Demir, Hilmi Volkan & Bacher, Gerd
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Tailoring exchange interactions in magnetically doped II-VI nanocrystals. Chalcogenide, 271-304. Elsevier.
Fainblat, Rachel; Muckel, Franziska & Bacher, Gerd
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Collective and single spin phenomena in doped nanocrystals, SPIE Opto
G. Bacher
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Tuning Trion Photoluminescence Emission in CdSe Nanoplatelets, NaNaX 10 (Nanoscience with Nanocrystals), Klosterneuburg, Österreich
M. Riesner, F. Shabani, L. Zeylmans van Emmichoven, R. Fainblat, S. Delikanli, H. V. Demir & G. Bacher
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Demystifying Trion Emission in CdSe Nanoplatelets. ACS Nano, 18(35), 24523-24531.
Riesner, Maurizio; Shabani, Farzan; Zeylmans, van Emmichoven Levin; Klein, Julian; Delikanli, Savas; Fainblat, Rachel; Demir, Hilmi Volkan & Bacher, Gerd
