Die Frustule der Diatomeen als Natur-gestaltete Bausteine in photonischen Anwendungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Louisa Reissig
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Biomaterialien ; Biophysik ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422038271

Die siliciumhaltigen Frustule von Kieselalgen (Diatomeen) weisen characteristische hoch reguläre Strukturierungen auf, die sich übere mehrere Längenskalen (nanometer bis micrometer) erstrecken, mit Strukturparametern und Dimensionen abhängig von der Diatomeenart. Es wurde vorgeschlagen, dass diese Strukturierungen den Frustulen einzigartige optische Eigenschaften verleihen, ähnlich zu 2D oder 3D photonischen Kristallen, mit möglichen Auswirkungen auf die Photobiologie der Diatomeen. Um künstliche Materialien mit Strukturen in der Nanoskala zu erhalten werden Techniquen entwickelt, mit dem Ziel neuartige photonische und plasmonische Effekte zu induzieren, wünschenswert für optische und optoelektronische Anwendungen. Das Ziel dieses Projektes ist die Anwendbarkeit von Frustulen als praktische Quelle für Nanostrukturen und nanostrukturierte Schablonen zu untersuchen in optischen Elementen und optoelektronischen Anwendungen. Der Ausgangspunkt bildet eine neuartige Photodetektorarchitektur, die vor kurzem für organische Halbleiter entwickelt worden ist. Hier hängt die Leistungsfähigkeit des Detektors stark von den vorhandenen Grenzflächen ab, sowie von dessen Strukturierung. Frustule werden als Bauelemente eingesetzt und die Leistungsfähigkeit und Eigenschaften getestet. Oberflächenfunktionalisierungsstrategien werden untersucht um gewünschte optische oder/und elektronische Eigenschaften der Frustule zu optimieren. Durch Kombination von optischen und strukturellen Untersuchungen, basierend auf einer Reihe experimenteller Techniken, sowie Simulationen, hoffen wir die Leistungsfähigkeit unsere Photodetektoren zu verbessern, so wie die Architektur den Anforderungen der Frustule anzupassen, um größten Nutzen aus der einzigartigen strukturellen Merkmalen der Frustule zu ziehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen