Herstellung und orientierte, dichroitische Anordnung von superparamagnetischen Core-Shell Clustern mit einem Cobaltkern und einer Goldhülle

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Möller
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 1999 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5166658

Ziel des Vorhabens ist die geordnete Anordnung 1-30 nm großer Au- und Ag-Cluster in einer Polymermatrix. Die größen- und formabhängigen optischen Eigenschaften der kleinen Metallteilchen sollen dabei genutzt werden, um Filme herzustellen, deren Extinktionsverhalten oder Farbe systematisch über einen breiten Wellenlängenbereich variiert werden kann. Das besondere Interesse liegt in der linearen makroskopisch ausgerichteten Anordnung der Cluster. Wegen der Dipolpaarwechselwirkung benachbarter Au- und Ag-Cluster variieren die Absorptionseigenschaften je nach Polarisation der einfallenden Lichtwellen. Dieser Effekt soll genutzt werden, um dichroitische Materialien zu erzeugen. Die Lösungsansätze für diese Aufgabenstellung beruhen auf Vorarbeiten, in denen wir gezeigt haben, daß kleine Gold- und Silberteilchen größenkontrolliert in Blockcopolymermizellen erzeugt werden können. Unter bestimmten Bedingungen können die in verdünnter Lösung gebildeten kugelförmigen Mizellen kontrolliert zur Koagulation gebracht und so auch zu langen Zylindermizellen umgewandelt werden, in denen dann die Metallteilchen wie eine Perlenschnur aufgereiht vorliegen können. Um eine makroskopische Ausrichtung der in diesen Mizellen enthaltenen kleinen Metallcluster zu erzielen, sollen unterschiedliche Konzepte verfolgt werden. Dies ist zu einem die Darstellung von Goldteilchen mit einem ferromagnetischen Co-Kern, die sich spontan oder unter Einwirkung eines äußeren magnetischen Feldes in Linien anordnen. Wir wollen auch versuchen, die kugelförmigen Mizellen, die jeweils ein Au- oder Ag-Teilchen enthalten, in sogenannte Nanopore-Membranen einzubringen. Diese Poren werden mit einem Ionenstrahl in ein Polymermaterial eingeschrieben und können mit Porendurchmessern von 15-200 nm dem Durchmesser der Mizellen angepaßt werden. Unser Konzept zielt darauf ab, die Mizellen in den Poren durch Eindiffundieren eines Kosolvens zur Koagulation zu bringen und dadurch eine makroskopisch ausgerichtet Aneinanderreihung der Metallteilchen zu erzwingen. Weiterhin soll die orientierte Abscheidung der Zylindermizellen in einer Scherströmung versucht werden. Ein vierter Lösungsweg, der erkundet werden soll, basiert auf der uniaxialen Verstreckung von gelkristallisierten ultrahochmolekularen Polyethylenkomposites mit den metallhaltigen Mizellen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1072: Halbleiter- und Metallcluster als Bausteine für organisierte Strukturen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Joachim P. Spatz