GRK 2861:  Planare Kohlenstoffgitter

• Fachliche Zuordnung: Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Molekülchemie ; Physik der kondensierten Materie ; Physikalische Chemie ; Polymerforschung ; Theoretische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
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• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491865171

Planare Kohlenstoffgitter (PCL) sind atomar präzis geordnete Materialien, deren Grundfläche ein 1D- oder 2D-Gitter darstellt. Beispiele sind Graphen-Nanoribbons, strukturiert-funktionalisiertes Graphen, 2D-kovalent-organische und metallorganische Gerüstverbindungen, 2D-Polymere sowie deren Nanobänder. Präzisionssynthesen ermöglichen die Strukturkontrolle auf atomarer Skala sowie eine ausgeprägte langreichweitige Ordnung. PCLs verbinden die chemische Vielfalt planarer Molekülbausteine mit der strukturellen Vielfalt von 2D-Gittern. Diese strukturelle Kombination führt zu faszinierenden Eigenschaften, beispielsweise nichttriviale elektronische Topologie und katalytische Aktivität. Weitere Fortschritte auf diesem Gebiet erfordern die systematische Ausarbeitung von neuen Synthesemethoden in Kombination mit hochentwickelter Mikroskopie, in-situ-Spektroskopie, Device-Assemblierung und Theorie. Wir werden diese Herausforderungen in dem beantragten GRK auf der Basis von drei Forschungsbereichen angehen: die Synthese von PCLs, die Analyse ihrer Eigenschaften und Funktionen sowie die Entwicklung von gezielten experimentellen und theoretischen Untersuchungsmethoden Das GRK profitiert von der komplementären Infrastruktur und Expertise der Standorte TUD und FAU. Aufgrund der rasanten Entwicklung und Interdisziplinarität des Fachgebiets gibt es bisher noch kein Ausbildungskonzept, das über spezialisierte Einzelvorlesungen oder Original-Forschungsarbeiten hinausgeht und Lehrveranstaltungen, -material und Laborausbildung anbietet. Wir werden den erforderlichen Standard in der forschungsbasierten PCL-Ausbildung durch ein interdisziplinäres Forschungs- und Qualifizierungsprogramm aufbauen, das Chemie, Physik und Materialwissenschaften verbindet. Dabei entwickeln wir frei zugängliche Online-Vorlesungen und -Tutorien (für Einsteiger und Fortgeschrittene) und werden ein frei zugängliches Lehrbuch zu PCLs publizieren. Das Qualifizierungs- und Ausbildungsprogramm wird durch jährliche Sommer-/Winterschulen, ein Besuchsprogramm zwischen den Standorten und Laborpraktika ergänzt. Wir werden 28 Doktoranden pro Kohorte zu international ausgewiesenen Wissenschaftler:innen auf dem Gebiet der hochentwickelten Nanomaterialien ausbilden. Die Forschung und Ausbildung an zwei Standorten wird durch eine virtuelle Forschungsumgebung erleichtert, in der digitaler Unterricht mit Online-Tools zum Austausch von Informationen und Forschungsdaten kombiniert wird. Die neuesten Entwicklungen des NFDI FAIRmat werden in die Arbeitsabläufe des Graduiertenkollegs integriert. Neben unseren laufenden Aktivitäten zur Karriereförderung von Frauen in der Wissenschaft werden wir Wissenschaftler:innen aus Entwicklungsländern auf das Thema aufmerksam machen und an die antragstellenden Universitäten holen. Dazu laden wir Mercator-Stipendiat:innen und exzellente Postdoktorand:innen als Vorbilder ein und stellen zwei Qualifizierungsstipendien für angehende Doktorand:innen aus Entwicklungsländern bereit.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dresden
• Mitantragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Sprecher: Professor Dr. Thomas Heine
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Eike Brunner; Dr. Renhao Dong, Ph.D.; Professor Dr. Xinliang Feng; Dr. Dorothea Golze; Professor Dr. Dirk M. Guldi; Professor Dr. Marcus Halik; Professor Dr. Andreas Hirsch; Professor Dr. Stefan Kaskel; Professorin Dr. Sabine Maier; Professorin Dr. Janina Maultzsch; Professor Dr. Hans-Peter Steinrück; Professor Dr. Heiko B. Weber; Professorin Dr. Inez Weidinger