Gekoppelte organisch-anorganische Nanostrukturen: Von maßgeschneiderten elektronischen Eigenschaften über selektiven Ladungstransport zu optoelektronischen Bauteilen

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Brütting; Professor Dr. Marcus Scheele; Professor Dr. Frank Schreiber
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282208125

Die herausragenden physikalischen Eigenschaften von form- und größenkontrollierten Nanopartikeln haben bereits heute zu zahlreichen erfolgreichen Technologietransfers geführt: HD-Fernseher mit bisher unerreichter Farbechtheit auf der Basis von CdSeNanopartikeln als Emittermaterial, verdruckbare Quantenpunktsolarzellen auf Bleisulfidbasis mit Effizienzen > 8 % und flexible Transistoren, die aus Chalkogenidometallat-funktionalisierten Nanopartikeln bestehen, sind nur einige Beispiele. Praktisch alleangeführten technologischen Erfolge wurden durch ein besseres Verständnis der elektrischen Partikel-Partikel Wechselwirkung und der gezielten Manipulation der Ligandensphäre der Nanopartikel erreicht. Durch Verwendung besonders kurzkettiger Moleküle auf der Oberfläche der Nanopartikel wird der Partikel-Partikel Abstand minimiert und die elektrische Ankopplung und Leistungsfähigkeit im Verbund verbessert. Diese erfolgreiche Strategie ist aber engen Grenzen unterworfen, da gegenwärtig toxikologisch sehr bedenkliche Substanzen wie Hydrazin verwendet werden müssen oder aber das Effizienzsteigerungspotenzial durch die Anwendung von ein-atomigen Liganden bereits jetzt annähernd ausgeschöpft sein dürfte. Hier setzt das nachfolgende Projekt an: Komplementär zur Kurzketten-Strategie verwenden wir organische Halbleiter Moleküle, die einen entscheidenden Vorteil haben: Durch ihre besondere elektronische Struktur sind diese Moleküle selbst leitend und stellen bei geeigneter Kombination und Bindung an die Partikeloberfläche einen selektiven elektrischen Leitungskanal dar, der die Partikel-Partikel Wechselwirkung stark erhöht und den Nanopartikelverbund optoelektronisch funktionsfähig macht. Wir bemühen uns dabei der enormen Expertise des großen Feldes der organischen Halbleiter, kombinieren diese mit den Vorteilen anorganischer Nanopartikel und bereichern die Möglichkeiten zur Nutzbarmachung von Nanopartikelverbünden in optoelektronischen Bauteilen mit den genannten Vorzügen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen