NSF-DFG MISSION: Bildliche Darstellung von Massen-, Ladungs- und Energietransfer an der Grenzfläche in Hybriden aus Nanopartikeln und leitfähigen Polymeren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Andreas Fery; Professorin Dr. Franziska Lissel
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 542367335

Die Chemie an begrenzten Grenzflächen wird von denselben Kräften bestimmt wie im Bulk, aber diese Kräfte manifestieren sich auf unterschiedlichen, oft sehr nichtlinearen Skalen. Das Verständnis und die Kontrolle dieser lokalen Kräfte sind daher entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg von Bulk-Prozessen, die von Trennungen über Korrosion bis hin zur Energiespeicherung reichen. Es ist notwendig, die strukturelle Heterogenität im Nanomaßstab mit einschlussbedingten Änderungen des Massen- und Ladungstransports, lokalen elektrischen Feldern und sterischen Effekten unter in operando-Bedingungen zu korrelieren. Das Ziel dieses NSF-DFG-Projekts ist es, mit Hilfe von Einzelpartikel-Dunkelfeldstreuung und oberflächenverstärkter Raman-Mikroskopie Details im Nanobereich über die Grenzflächenchemie und -physik, die den Massen-, Ladungs- und Energietransport in einzelnen Metall-Nanopartikeln/leitfähigen Polymer-Hybriden bestimmen, optisch auszulesen. Die Hypothese des Projekts ist, dass die elektrisch-optische Signaltransduktion und die in operando-Analyse durch Ausnutzung der Ladungstransfer-Plasmonenresonanz erreicht werden kann, die eine eindeutige optische Signatur aufweist und die nur existiert, wenn zwei Metall-Nanopartikel in elektrischen Kontakt gebracht werden. Das Team wird drei Ziele verfolgen: 1) Synthetische Kontrolle der elektronischen Kopplung zwischen Metallkern und Polymerhülle, abgestimmt durch ihre chemische Verknüpfung, durch rationales Design von leitfähigen polymerbeschichteten plasmonischen Nanopartikeln unterschiedlicher Größe, Form und Grenzflächenchemie. 2) Verständnis der zugrundeliegenden Heterogenität des Massen-, Ladungs- und Energietransports in Hybriden aus einzelnen Nanopartikeln und leitfähigen Polymeren unter Verwendung von benutzerdefinierter Dunkelfeldstreuung und oberflächenverstärkter Raman-Streuung. 3) Bestimmung der Leitfähigkeit in verschiedenen nanoskaligen Assemblierungsgeometrien durch Steuerung der Grenzflächenkopplung und Modulation der chemischen Umgebung durch die Entstehung von Ladungstransferplasmonen, die sehr empfindlich auf Abstände im Nano- und Angström-Bereich reagieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Christy Landes; Professor Dr. Stephan Link