Synthese und Eigenschaften von Graphen-Nanostrukturen aus Halogen-freien molekularen Präkursoren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Stephanie Reich, seit 1/2024
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440298568

In diesem Projekt werden wir Graphen mit definierter Kantengeometrie, Breite und Wachstumsrichtung herstellen, indem wir Halogen-freie aromatische Moleküle auf nanostrukturierten Oberflächen polymerisieren. Durch die atomare Struktur kontrollieren wir die physikalischen Eigenschaften der Graphen-Nanostrukturen, was wir am Beispiel ihrer optischen und Schwingungseigenschaften demonstrieren werden. Bisher wird Graphen entweder großflächig mit geringer Kontrolle über seine Geometrie mittels Gasphasenepitaxie oder durch die Polymerisation halogenierter Moleküle als maßgeschneiderter Nanoribbon mit genau definierter Struktur aber kleiner Ausbeute gewachsen. In unserem Ansatz werden wir Graphen aus kommerziellen Halogen-freien Präkursormolekülen herstellen und dabei seine Kantengeometrie durch die Symmetrie der Moleküle kontrollieren. Die Eigenschaften der Graphenkanten werden sich je nach Wachstumsrichtung unterscheiden, was durch atomar aufgelöste Mikroskopie und Ramanspektroskopie nachgewiesen werden soll. Im zweiten Schritt werden wir Größe und Form der Graphenlagen durch nanostrukturierte katalytische Substrate einstellen. Neben geschlossenen Lagen wollen wir Graphen mit regelmäßig angeordneten Löchern (graphene anti-dot superlattices) synthetisieren. Durch Entwicklung neuer Transfermethoden werden wir die gewachsenen Strukturen großflächig kontaminationsfrei oder selektiv auf Wahlsubstrate übertragen. Die Eigenschaften des Graphens und seiner Nanostrukturen werden wir mit optischer Nahfeld- und Fernfeldspektroskopie untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Katayoun Gharagozloo-Hubmann, bis 12/2023