Neuartige funktionelle 2D-Materialien basierend auf nanoporösen Aluminiumoxid Gittern

• Antragsteller: Dr. Mikhail Pashchanka
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348124222

Im Rahmen dieses Projekts schlagen wir zum ersten Mal vor, mehrere wichtige kompositorische, morphologische und optische Eigenschaften von porösen anodischen Aluminiumoxid (PAOX) Filmen zu modifizieren und ihre mögliche Verwendung in diversen aufstrebenden Bereichen der Nanotechnologie zu erforschen, sowie auch in der Herstellung von neuartigen 2D inversen photonischen Systemen, die theoretisch vorhergesagt werden können, aber bis heute noch nie berichtet worden sind, anzuwenden.Es ist allgemein bekannt, dass die herkömmliche Herstellung von PAOX Schichten zu einem hohen Gehalt an eingeschlossenen sauren Elektrolytverunreinigungen führt. Diese anionischen Verunreinigungen verhindern viele praktische Anwendungen und führen zu veränderlichen thermischen, mechanischen und insbesondere optischen Eigenschaften der photonischen 2D-Aluminiumoxidkristalle. Wir beabsichtigen, ein neuartiges, zerstörungsfreies Tieftemperatur-Verfahren zur Minimierung des Gehalts an unerwünschten reaktiven Elektrolytarten zu entwickeln, um damit reproduzierbare optische Konstanten (Brechungsindizes) zu erreichen und andere vielseitige Eigenschaften 2D amorpher poröser Filme, wie beispielsweise die mechanische Stabilität, optische Transparenz und Löslichkeit in mäßig konzentrierten sauren und alkalischen Medien, beizubehalten.Weiterhin wollen wir eine homogene in situ Dotierung der PAOX Matrix mit Chrom- oder Titan-Ionen erreichen, gefolgt von der Umwandlung in 2D-photonische Rubin- oder Saphir-Gitter für Laseranwendungen. Obwohl Rubin und Saphir herkömmliche Laser-Festkörpermaterialien sind, ist ihre Anwendung in der Herstellung von inversen 2D-Photonenlaser Architekturen noch unerforscht.Darüber hinaus schlagen wir eine steuerbare Randomisierung der Nanoporen-Anordnung vor, um bio-inspirierte, schwarze antireflektive PAOX Oberflächen zum Einfangen von Licht (ähnlich zum schwarzen Silizium, basierend auf dem so genannten "Mottenaugeneffekt") zu erreichen. Obwohl PAOX nicht intrinsisch schwarz ist, kann die Absorption des Lichtes theoretisch innerhalb des transparenten dielektrischen Mediums durch die photonischen Effekte und destruktive optische Interferenz erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Jörg J. Schneider
• Kooperationspartner: Dr. Karsten Bittkau; Professor Dr. Mikhail Noginov