Funktionelle Nano-Hybride für die Optoelektronik: von 0/1/2D Nanostrukturen bis zu Cross-Linked Heteronanoübergänge

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Smarsly, seit 10/2022
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460609161

Mit diesem Antrag werden innovative Nano-Hybrid-Plattformen entwickelt, die auf halbleitenden anorganischen Nanokristallen und Nanokohlenstoffen basieren und Verwendung in aus Lösung präparierten Licht absorbierenden und emittierenden Bauteilen finden, um deren Stabilität zu erhöhen und aufkommende Herausforderungen auf diesem Gebiet zu meistern. In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl von Materialsystemen entworfen, um die Leistung optoelektronischer Technologien zu verbessern und neue, vielversprechende Anwendungen zu entwickeln. Der Einsatz hochmoderner Bauelemente, die auf organischen Materialien (halbleitenden Polymeren) und aufkommenden Hybridmaterialien (Metallhalogenidperowskiten) basieren, ist vor allem aufgrund abnehmender Materialstabilitäten bei längerem Betrieb limitiert. Dieses Projekt wird dem Problem durch Ausnutzen der hohen Stabilität ausgewählter Nanokristalle und Nanokohlenstoffe in neuartigen Licht absorbierenden und emittierenden Nanohybriden, die mittels chemischer Vernetzungsstrategien definierte Heteronanoübergänge ausbilden, entgegenwirken ("grafting-to" and "grafting-from"). Die Erforschung dieser neuen Materialkombinationen wird die Grundlage für die Entwicklung effizienter Synthesestrategien komplexer Nanoarchitekturen bilden und den Weg für langlebige photoaktive Schichten ebnen. Ziel des Projekts sind Entwicklung und Präparation Licht absorbierender sowie sichtbares und nahinfrarotes (NIR) Licht emittierender Bauelemente, wobei letztere ein sich rasch entwickelndes Fachgebiet darstellen, das ein breites und zunehmendes Interesse auf sich zieht, z. B. für Anwendungen im biomedizinischen Bereich, wie funktionelle Tinten, die für Verarbeitungsverfahren mit Hochdurchsatzlösungen geeignet sind. Ihre Wirkung wird nachgewiesen werden, indem die am Heteronanoübergang ablaufenden photophysikalischen Prozesse (Energie- / Ladungstransfer) und deren Effizienz bestimmt werden, um dieses Wissen in die Herstellung optoelektronischer Proof-of-Concept-Bauelementen (Fotodetektoren und LED-Architekturen) einfließen zu lassen. Zu diesem Zweck wird das Projekt auf dem Fachwissen des Principal Investigator bezüglich Konstruktion, Charakterisierung und Anwendung von Hybriden / Verbundwerkstoffen nanokohlenstoffbasierten Geräten aufbauen und von der aktiven Zusammenarbeit externer führender Gruppen profitieren, wie im vollständigen Antrag dargelegt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Italien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Franco Cacialli; Dr. Ilka Kriegel
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr. Teresa Gatti, Ph.D., bis 10/2022