Nanostrukturierte Filme aus metallischen Gläsern mit ausgezeichneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften

• Antragstellerin: Dr. Julia Ivanisenko
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505805355

Metallische Gläser in Form dünner Filme (TFMG) stellen eine neue Materialklasse dar, mit Kombinationen von mechanischen und elektrischen Eigenschaften, die mit konventionellen kristallinen Legierungen nicht erreichbar sind. TFMG sind charakterisiert durch fehlende langreichweitige atomare Ordnung und das Fehlen von in Kristallen üblichen Defekten, woraus sich einige herausragende mechanische Eigenschaften und elektrische Leitfähigkeit ergeben. Deshalb sind TFMG interessante Kandidaten für das Gebiet der dehnbaren Elektronik. Trotz dieses Anwendungspotentials sind Synthese von neuartigen TFMGs mit kontrollierter Mikrostruktur und das Verständnis der mechanischen und elektrischen Eigenschaften kaum untersucht, woraus sich die Notwendigkeit für neue Strategien für die Herstellung und für fortgeschrittene Charakterisierungsmethoden mit Sub-mikrometer Auflösung ergibt. In diesem Zusammenhang zielt das Projekt EGLASS auf die Entwicklung von fortgeschrittenen TFMGs mit maßgeschneidertem nanoskaligem Design, wie Grenzflächen mit großen freien Volumina, Cluster-assemblierten Systemen, Multilagen und amorphe Filme mit eingebetteten Nanokristallen, die zu einer hervorragenden Kombination von mechanischen und elektrischen Eigenschaften führen. Modernste in-situ-Charakterisierungstechniken, einschließlich Druckversuch von Mikrosäulen und Messung lokaler elektrischer Eigenschaften, kombiniert mit fortschrittlicher struktureller Charakterisierung (HRTEM/APT), werden eingesetzt, um das grundlegende physikalische Verhalten zu erfassen und den Zusammenhang zwischen der Struktur und den mechanischen/elektrischen Eigenschaften zu verstehen. Das Projekt wird die einzigartige Expertise von LSPM (Sputtering, Pulsed-Laser-Deposition und in-situ mechanische Charakterisierung, Ab-initio-Molekulardynamik-Simulationen) und KIT (fortgeschrittene Syntheserouten, mikrostrukturelle/elektrische Charakterisierung) zusammenführen, um die Anwendung von TFMG als zukünftige Materialien für dehnbare Elektronik zu fördern. Das gemeinsame französisch-deutsche Projekt vereinigt die anerkannten Kompetenzen der beiden Partner in verschiedenen Gebieten der Materialforschung und ihr fundiertes Wissen über metallische Gläser und dünne Schichten. In der engen Kooperation werden die beiden Gruppen grundlegende Probleme untersuchen: (i) Synthese von neuartigen Architekturen von TFMG, (ii) mikroskalige mechanische/elektrische Eigenschaften, (iii) Zusammensetzung- Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen, mit einem Schwerpunkt auf den speziellen Parametern, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern und die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, (iv) die Nutzung von TFMG für dehnbare Elektronik, wobei die Adhäsion, die Verformbarkeit und die Leitfähigkeit kombiniert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Horst Hahn
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Philippe Djemia, Ph.D.; Dr. Matteo Ghidelli