Multiskalige funktionale Strukturen

Nanoobjekte und mikrodimensionale Strukturen sollen synthetisiert bzw. hergestellt und bzgl. struktureller, chemischer, mechanischer, elektronischer und optischer Eigenschaften untersucht werden. Die Strukturen werden in Hinsicht auf ihre anwendungsrelevanten Eigenschaften optimiert und in Bauelementstrukturen prozessiert. Die geplanten Arbeiten sollen die Gründung eines Sonderforschungsbereichs in diesem Themengebiet vorbereiten. Die im Folgenden beschriebenen Arbeiten beruhen zum großen Teil auf unseren in den letzten Jahren erarbeiteten Möglich­keiten, Nano- und Mikrostrukturen mittels physikalischer und chemischer Methoden darzustellen, zu charakterisieren, zu funktionalisieren, zu kontaktieren und in Bauelementen zu verwenden.

Es sollen zwei Typen von Nanostrukturen, Nanosäulen und atomare Blätter, für die in Leipzig große Expertise und Zusammenarbeit mit anderen international führenden Gruppen besteht, untersucht werden. Nanosäulen zeichnen sich durch ein hohes Aspektverhältnis und auch auf Heterosubstrat sehr hohe Kristallqualität aus. Der einfachste Typ Nanosäule ist als dichtes Array oder als einzeln stehende Säule abgebildet. Auf der Basis solcher spezieller Kristallwachstumsmodi sollen funktionalisierte Strukturen mit radialen und axialen Heterostrukturen (mehr zum Arbeitspaket 6.1 hier) und mit Krümmung entlang der Säule hergestellten spiralenartige Strukturen (mehr zum Arbeitspaket 6.2 hier) untersucht werden. Solche Strukturen vereinen Funktionalität auf mehreren Längenskalen.

Atomare Blätter sind eine oder wenige Monolagen dünne Kristalle, von denen zur Zeit das Graphen bzw. Multigraphen (aus Kohlenstoffatomen) wegen der herausragenden elektronischen Transporteigenschaften von uns und weltweit sehr intensiv untersucht wird. Es soll dieser neue Elektronikwerkstoff bzgl. Ladungsträgertransport mit hoher Beweglichkeit und ballistischen Ladungs- und Spintransport untersucht werden. Dicke und laterale Dimensionen wirken auch hier auf sehr verschiedener Längenskala zusammen (mehr zum Arbeitspaket 6.3 hier).

Die Interdisziplinäre Ausbildung und entsprechende Promotionen auf diesem Gebiet sollen innerhalb der im Bundesexzellenz-Wettbewerb geförderten Leipzig Graduate School of Natural Sciences - BuildMoNa („Building with Molecules and Nano-objects“) stattfinden. Für Doktoranden in diesem Wissenschaftsbereich sind insbesondere die Module "Synthese", "Komplexe Nanostrukturen", "Multifunktionale Gerüste", "Nanomani­pulation" und "Vom Molekül zum Material" gedacht.

Arbeitspaket 6.1 Funktionalisierte Nanosäulen

Arbeitspaket 6.2 Nanospiralen

Arbeitspaket 6.3 Untersuchung von Graphen