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000493322 150__ $$aFOR 2284: Modellbasierte skalierbare Gasphasensynthese komplexer Nanopartikel$$y2015 - 2024
000493322 371__ $$aProfessor Dr. Christof Schulz
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000493322 680__ $$aFunktionsmaterialien auf Basis anorganischer Nanopartikel haben eingroßes Anwendungspotenzial. Über die pure Variation derchemischen Zusammensetzung hinaus, eröffnet die Strukturgrößeeine neue Dimension für die Erzeugung ungewöhnlicherMaterialeigenschaften. Hochpotente Energiespeichermaterialien,edelmetallfreie Katalysatoren, effiziente halbleitende Lichtabsorberund emitter oder biokompatible Materialien für ‐ die medizinischeDiagnostik sind nur einige Beispiele für das Anwendungsspektrumanorganischer Nanomaterialien. Neben der Zusammensetzung der imSyntheseverlauf entstehenden primären Partikel entscheidet dieMorphologie darauf aufbauender sekundärer und tertiärer Strukturenüber die praktische Anwendbarkeit der Materialien. Um diesestrukturbasierten Eigenschaften beeinflussen und nutzen zu können,ist eine hochspezifische Synthese zwingend erforderlich, mit der – aufder Basis der primären Nanopartikel – Strukturgröße, Morphologieund strukturell definierte Materialkombinationen gezielt undreproduzierbar eingestellt werden können. Damit Nanomaterialien mitden entsprechenden Eigenschaften auch in industrierelevantenMengen hergestellt werden können, muss zudem die Skalierbarkeitder Prozesse sichergestellt werden, wozu sich dieGasphasensynthese besonders eignet. Hier setzt die Vision derForschergruppe an: Auf Basis des Verständnisses der elementarenSchritte von Prekursorchemie, Partikelentstehung, Partikel‐Partikel‐Interaktion und In‐situ‐Funktionalisierung werden Designregeln fürSyntheseverfahren und ‐reaktoren entwickelt und demonstriert, dieeine maßgeschneiderte Synthese, Modifizierung und Strukturierungvon Nanopartikeln in der Gasphase ermöglichen. Exemplarischwerden zwei Materialsysteme untersucht: Komposite auf Basis vonEisen‐ und Eisenoxid‐Nanopartikeln und strukturierte Siliziumpartikelund Nanokomposite. Da der Schwerpunkt der Forschergruppe auf derKombination von Analyse, Modellbildung und Simulation liegt, werdensequenziell Materialien und Prozesse mit einer Steigerung derKomplexität untersucht. So werden auf jeder Zwischenstufe eineRückkopplung mit dem Experiment und eine Validierung derentwickelten Simulationen und Designregeln sichergestellt. DasVorhaben erschließt nicht nur die Erzeugbarkeit neuerMaterialvariationen, sondern zielt dabei auf die Entwicklung vonskalierfähigen Prozessen und wissenschaftlich fundierten, validiertenSimulationsverfahren, die wesentliche Grundlagen für einezuverlässige Nutzung von hochspezifischen funktionalenNanopartikelensembles und deren industrielle Anwendung sind.
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