Template-unterstütztes Wachstum von 1D-Heterostrukturen

• Antragsteller: Dr. Benjamin Flavel
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498564885

Dieses Projekt zielt darauf ab, 1D-vdW-Doppelschichten und -Heterostrukturen mit einem definierten Moiré-Muster (gesteuert durch Auswahl der Chiralität) der konstituierenden Wände zu synthetisieren. Strukturell gut definierte einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs) werden verwendet, um das Wachstum von Innen- und Außenwänden von Kohlenstoff- oder Bornitrid zu templieren. Im Arbeitspaket 1 (WP1) wird ein Zweiphasenextraktionsverfahren verwendet, um monochirale SWCNTs mit metallischen, halbleitenden und links- und rechtshändigen Spezies mit einem Durchmesser von 1,4 bis 1,5 nm herzustellen. Diese werden mit C60 gefüllt, um eine Peapod-Struktur zu bilden, und bei hoher Temperatur in ein doppelwandiges Kohlenstoffnanoröhrchen (DWCNT) umgewandelt. Geometrische Einschränkungen durch die Außenwand verringern die Anzahl möglicher Innenwände während des Wachstums, und es wird vorausgesagt, dass die Außenwand sogar die Bildung einer einzelnen chiralen Innenwand begünstigen kann. In WP2 wird ein komplementärer Prozess unter Verwendung der Einkapselung von Borvorläufern verwendet, um eine 1D-Bornitrid / Kohlenstoff-Heterostruktur zu erzeugen. Alternativ wird die äußere Oberfläche des Kohlenstoffnanoröhrchens verwendet, um das direkte Wachstum einer Außenwand aus Bornitrid zu templieren, und chiralitätskontrollierte DWCNTs aus WP1 werden in Bornitrid umgewandelt. Auf diese Weise werden neue Einblicke in die Rolle der Innen- / Außenwand bei der Definition der Atomstruktur ihres Gegenstücks gewonnen und eine Untersuchung kontrollierbarer Moiré-Muster in 1D-Nanostrukturen ermöglicht. In diesem Projekt wird die optische und elektronische Kopplung zwischen strukturell definierten Wänden untersucht, indem spektrale Verschiebungen relativ zu einwandigen Spezies in der Photolumineszenz- und Raman-Spektroskopie gemessen und elektronische Messungen bei niedriger Temperatur durchgeführt werden, um neue Phänomene wie die Supraleitung zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien, Japan, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Sofie Cambré; Dr. Jeffrey Fagan; Professor Dr. Shigeo Maruyama; Professor Dr. Wim Wenseleers; Dr. Ming Zheng
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Ralph Krupke, Ph.D.; Professorin Dr. Stephanie Reich