Verbundprojekt
FOR 1282 TP - Controlling the electronic structure of semiconductor nanoparticles by doping and hybrid formation - Teilprojekt: Synthetisches Maßschneidern von Diamantoiden für Halbleiteranwendungen
Geldgeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Laufzeit: 2013-2016
URL: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/245844972
Ausführliche Beschreibung:
In dieser Forschergruppe wird die elektronische Struktur von modifizierten oder funktionalisierten Halbleiternanoteilchen untersucht. Das Ziel besteht darin, ihre elektronischen und optischen Eigenschaften durch Dotierung und Hybridbildung in kontrollierter Weise einzustellen. Ein detailliertes Verständnis der Modifikation von Clustern und von auf Clustern basierenden Strukturen soll entwickelt werden, um Bausteine für neuartige Materialien mit einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften zu identifizieren.
Das Programm umfasst die Untersuchung von größenselektierten Clustern in der Gasphase sowie deponierten Cluster-Nanostrukturen, mit Fokus auf den technologisch relevanten Materialien Kohlenstoff und Silizium. Käfigstrukturen, zum Beispiel endohedral dotierte Fullerene, Nanodiamanten, Graphen-Strukturen sowie dotierte und modifizierte Siliziumcluster werden mit spektroskopischen Methoden im IR- bis Röntgenbereich, Tunnelmikroskopie und einer breiten Palette quantenchemischer Rechnungen charakterisiert. Theoretische Methoden wie zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie und effektive "sampling-Techiken werden genutzt, um ein Verständnis von stabilen Adsorbat- und Dotierungskombinationen und der gekoppelten Elektronen- und Kernbewegung zu erzielen.
Teilprojekt:
Das vorliegende Forschungsvorhaben setzt sich die passgenaue Darstellung funktionalisierter Diamantoide (nanometergroße Diamanten) mittels bewährter und – das ist vor allem unsere Motivation – neuer nasschemischer Methoden zum Ziel. Die Eigenschaften dieser neuen Nanodiamantderivate werden dann zusammen mit vornehmlich spektroskopisch und theoretisch arbeitenden Arbeitsgruppen innerhalb der Forschergruppe untersucht. Bei unseren präparativen Arbeiten sind die Herausforderungen hierbei sowohl die Reaktionsträgheit der grundsätzlich schwierig regioselektiv zu funktionalisierenden Diamantoide, als auch die nur geringe mengenmäßige Verfügbarkeit der höheren Vertreter; d. h. die eingesetzten Methoden müssen hochselektiv sein und hohe Ausbeuten liefern. Mechanistische Untersuchungen sollen deshalb ebenfalls in Zusammenarbeit unternommen werden, um z. B. das Auftreten und die Struktur von Alkan-Radikalkationen als Schlüsselintermediate in der Erstfunktionalisierung eindeutig zu bestimmen. Unsere Synthesen konzentrieren sich zunächst auf die Darstellung der Thiole der Diamantoide Adamantan, Diamantan, Triamantan, [121]Tetramantan und [1(2,3)4]Pentamantan und die sich anschließende naßchemische Präparation von Diamantoid-Metall-Hybridclustern vor allem mit Edelmetall- aber auch anderen Metallnanopartikeln. Des Weiteren beschreiben wir die Darstellung intern und extern dotierter Diamantoide in Form ihrer (Thio)ether, Ketone und Thione zur Verstärkung ihrer Fluoreszenzeigenschaften. Schließlich sollen sp2-sp3-Addukte (ungesättigte Diamondoide) hergestellt werden (Vinl, Alkinyl and Arylderivative), um die elektronischen Eigenschaften am wichtigen Übergang zwischen gesättigten und ungesättigten Kohlenstoffdomänen, die für die außergewöhnlichen Eigenschaften des Diamants verantwortlich gemacht werden, eingehend zu untersuchen.
In dieser Forschergruppe wird die elektronische Struktur von modifizierten oder funktionalisierten Halbleiternanoteilchen untersucht. Das Ziel besteht darin, ihre elektronischen und optischen Eigenschaften durch Dotierung und Hybridbildung in kontrollierter Weise einzustellen. Ein detailliertes Verständnis der Modifikation von Clustern und von auf Clustern basierenden Strukturen soll entwickelt werden, um Bausteine für neuartige Materialien mit einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften zu identifizieren.
Das Programm umfasst die Untersuchung von größenselektierten Clustern in der Gasphase sowie deponierten Cluster-Nanostrukturen, mit Fokus auf den technologisch relevanten Materialien Kohlenstoff und Silizium. Käfigstrukturen, zum Beispiel endohedral dotierte Fullerene, Nanodiamanten, Graphen-Strukturen sowie dotierte und modifizierte Siliziumcluster werden mit spektroskopischen Methoden im IR- bis Röntgenbereich, Tunnelmikroskopie und einer breiten Palette quantenchemischer Rechnungen charakterisiert. Theoretische Methoden wie zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie und effektive "sampling-Techiken werden genutzt, um ein Verständnis von stabilen Adsorbat- und Dotierungskombinationen und der gekoppelten Elektronen- und Kernbewegung zu erzielen.
Teilprojekt:
Das vorliegende Forschungsvorhaben setzt sich die passgenaue Darstellung funktionalisierter Diamantoide (nanometergroße Diamanten) mittels bewährter und – das ist vor allem unsere Motivation – neuer nasschemischer Methoden zum Ziel. Die Eigenschaften dieser neuen Nanodiamantderivate werden dann zusammen mit vornehmlich spektroskopisch und theoretisch arbeitenden Arbeitsgruppen innerhalb der Forschergruppe untersucht. Bei unseren präparativen Arbeiten sind die Herausforderungen hierbei sowohl die Reaktionsträgheit der grundsätzlich schwierig regioselektiv zu funktionalisierenden Diamantoide, als auch die nur geringe mengenmäßige Verfügbarkeit der höheren Vertreter; d. h. die eingesetzten Methoden müssen hochselektiv sein und hohe Ausbeuten liefern. Mechanistische Untersuchungen sollen deshalb ebenfalls in Zusammenarbeit unternommen werden, um z. B. das Auftreten und die Struktur von Alkan-Radikalkationen als Schlüsselintermediate in der Erstfunktionalisierung eindeutig zu bestimmen. Unsere Synthesen konzentrieren sich zunächst auf die Darstellung der Thiole der Diamantoide Adamantan, Diamantan, Triamantan, [121]Tetramantan und [1(2,3)4]Pentamantan und die sich anschließende naßchemische Präparation von Diamantoid-Metall-Hybridclustern vor allem mit Edelmetall- aber auch anderen Metallnanopartikeln. Des Weiteren beschreiben wir die Darstellung intern und extern dotierter Diamantoide in Form ihrer (Thio)ether, Ketone und Thione zur Verstärkung ihrer Fluoreszenzeigenschaften. Schließlich sollen sp2-sp3-Addukte (ungesättigte Diamondoide) hergestellt werden (Vinl, Alkinyl and Arylderivative), um die elektronischen Eigenschaften am wichtigen Übergang zwischen gesättigten und ungesättigten Kohlenstoffdomänen, die für die außergewöhnlichen Eigenschaften des Diamants verantwortlich gemacht werden, eingehend zu untersuchen.
Koordinierende Einrichtung
- Technische Universität Berlin
Kooperationspartner mit Förderung
1 von 2
- Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
- Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
- Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft
- Julius-Maximilians-Universität Würzburg
- Justus-Liebig-Universität Gießen
