Nanodrähte

Nanodrähte sind Drähte mit einem Durchmesser kleiner als 100 nm, allerdings kann ihre Länge mehrere Mikrometer überschreiten. Es gibt verschiedene Techniken, um Nanodrähte herzustellen. Eine Möglichkeit ist es, oberhalb eines zweidimensionalen Elektronensystem das gewünschte Material als Draht zu isolieren. Anhand der Dampf-Flüssigkeits-Feststoff-Methode (engl. vapor-liquid-solid method) lassen sich Nanodrähte auch aus einer übersättigten Lösung chemisch herstellen. Zudem können Nanodrähte in Lösungen unter der Ausnutzung der Ligand Adhäsion hergestellt werden. Hierbei wachsen Nanodrähte nur in Kristallrichtungen, die aufgrund der Anhaftung von Ligands unbesetzt sind. Kohlenstoffröhrchen (engl. carbon nanotubes (CNT)) sind ebenfalls Nanodrähte. Hierbei handelt es sich einfach ausgedrückt um aufgerollte Graphenlagen.

 

Wir untersuchen die elektronischen Eigenschaften von Nanodrähten aus unterschiedlichen Materialien und ihre Abhängigkeit von Umwelteinflüssen. Unser wissenschaftlicher Fokus liegt vor allem auf CuS-Nanostäbchen und CNT-MOF-Hybrid Strukturen, welche von unseren Kooperationspartnern, dem Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie und Institut für Anorganische Chemie, synthetisiert werden.

CUS-NANOSTÄBCHEN

Nanopartikel können aus vielen verschiedenen Materialien bestehen und werden in einer Vielzahl von Geometrien synthetisiert. Die Eigenschaften der einzelnen Partikel sind wichtig, um sie in aktuellen Anwendungen zu integrieren. In unserer Gruppe untersuchen wir die elektronischen Eigenschaften von chemisch synthetisierten CuS-Nanostäbchen. Diese sind hierfür mithilfe von Elektronenstrahllithographie einzeln kontaktiert. In Kooperation mit dem Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie werden kontaktierte CdS-Nanostäbchen chemisch in CuS-Nanostäbchen umgewandelt. Diese Herangehensweise ermöglicht die Transformation von isolierenden zu leitenden Nanopartikeln und damit die Untersuchung der unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften.

© AG Haug

CNT-MOF-HYBRID STRUKTUREN

Neuartige nur nanometergroße Sensoren können mittels metallorganischen Gerüstverbindungen (engl. metal-organic frameworks (MOFs)) realisiert werden. MOFs sind Materialien bestehend aus organischen Molekülen sog. Linkern und anorganischen Clustern. Es sind poröse und modulare Materialien, z. B. kann die Porengröße (und so das Adsorptionsverhalten) durch Wahl von Linker und anorganischen Cluster individuell eingestellt werden. Adsorption führt zu einer Beeinflussung des MOFs, auf diesem Verhalten basieren mögliche Sensoranwendungen. Eine unmittelbare Möglichkeit, die in elektrischen Schaltkreisen integriert werden kann, ist es die Änderung des el. Widerstands zu messen. Da die meisten MOFs allerdings nicht leiten, werden Trägermaterialien verwendet, z. B. Kohlenstoffnanoröhren und der Einfluss des MOFs auf die Kohlenstoffnanoröhre gemessen. In Kooperation mit dem Institut für Anorganische Chemie untersuchen wir die Eigenschaften von einzelnen, mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren auf denen ein UiO-66 MOF gewachsen wurde, um deren Kopplungsmechanismus zu verstehen.

Das Bild ist geteilt in zwei Teile. Auf der linken Seite befindet sich eine schematische Ansicht unserer Probe. Sie besteht aus einer mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhre auf welcher eine UiO-66 metallorganische Gerüstverbindung gewachsen wurde. Die Kohlenstoffnanoröhre wird mittels dreier Kontakte kontaktiert, zwei liegen direkt auf der Kohlenstoffnanoröhre (source/drain) und ein Kontakt (gate) liegt auf der metallorganischen Gerüstverbindung. Das Bild auf der rechten Seite ist eine Rasterelektronenaufnahme unserer Probe. Die Kohlenstoffnanoröhre hat einen Durchmesser von ca. 40 nm und ist mehrere Mikrometer lang. Das Bild ist geteilt in zwei Teile. Auf der linken Seite befindet sich eine schematische Ansicht unserer Probe. Sie besteht aus einer mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhre auf welcher eine UiO-66 metallorganische Gerüstverbindung gewachsen wurde. Die Kohlenstoffnanoröhre wird mittels dreier Kontakte kontaktiert, zwei liegen direkt auf der Kohlenstoffnanoröhre (source/drain) und ein Kontakt (gate) liegt auf der metallorganischen Gerüstverbindung. Das Bild auf der rechten Seite ist eine Rasterelektronenaufnahme unserer Probe. Die Kohlenstoffnanoröhre hat einen Durchmesser von ca. 40 nm und ist mehrere Mikrometer lang. Das Bild ist geteilt in zwei Teile. Auf der linken Seite befindet sich eine schematische Ansicht unserer Probe. Sie besteht aus einer mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhre auf welcher eine UiO-66 metallorganische Gerüstverbindung gewachsen wurde. Die Kohlenstoffnanoröhre wird mittels dreier Kontakte kontaktiert, zwei liegen direkt auf der Kohlenstoffnanoröhre (source/drain) und ein Kontakt (gate) liegt auf der metallorganischen Gerüstverbindung. Das Bild auf der rechten Seite ist eine Rasterelektronenaufnahme unserer Probe. Die Kohlenstoffnanoröhre hat einen Durchmesser von ca. 40 nm und ist mehrere Mikrometer lang. © AG Haug

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