Jahresbericht 2018-2019

Abb. 4. Nanoporöse Graphen-Monolagen, die durch die Pyrolyse von aromatischen quervernetzten Monolagen entstehen [10]. Es wurde eine neue Methode zur Herstellung von nanoporösen Graphen-Monolagen etabliert (Abb. 4), welche ein großes Anwendungspotenti- al in den Bereichen von Sensorik und Ultrafiltrati- on besitzen [10]. Die Umwandlungsmechanis- men von amorphem Kohlenstoffmaterial zu kris- tallinem, nanoporösem Graphen wurden detail- liert spektroskopisch, mikroskopisch und mithilfe von elektrischen Transportmessungen unter- sucht, sowie theoretisch mit Modellen für Pha- senübergänge in 2D Systemen untermauert. [10] Neumann C., Kaiser D., Mohn M. J., Füser M., Weimann T., Terfort A., Kaiser U., Turchanin A., et al. (2019): Bottom-up synthesis of graphene monolayers with tunable crystallinity and porosity. ACS Nano, DOI:10.1021/acsnano.9b03475. Nanoporöse Graphen-Monolagen Synthese von qualitativ hochwertigen, großflächi- gen Übergangsmetall-Dichalkogenid-Monolagen In der Arbeitsgruppe wurde die Synthese von Übergangsmetall-Dichalkogenid-Monolagen (MoS 2 , MoSe 2 , WS 2 , WSe 2 , etc.) mittels Gaspha- senabscheidung entwickelt und hinsichtlich ihrer strukturellen, elektronischen und optischen Ei- genschaften optimiert [Abb. 2; 5-6]. Diese hoch- qualitativen Monolagen dienen in einer Vielzahl von Projekten als Basis für neuartige photonische und elektronische Bauteile (unter anderem FLAG-ERA „H2O“, SFB1375 „NOA“) . [5] George A., Hübner U., Tang Z., Kaiser U., Staude I., Turchanin A., et al. (2019): Controlled growth of transition metal dichalcogenides monolayers using Knudsen-type cells for the precursors. J.Phys. Mater., DOI: 10.1088/2515-7639/aaf982. [6] Shree S., George A., Kaiser U., Urbaszek B., Turchanin A., et al. (2020): High optical quality of MoS 2 monolayers grown by chemical vapor deposition. 2D Mater., DOI: 10.1088/2053-1583/ab4f1f. Abb. 2. (a-d) Optische Mikroskopaufnahmen von Übergangsmetall-Dichalogenid-Monolagen auf SiO 2 /Si Wafern. (e-g) Hochauflösende Transmissions- elektronen-Mikroskopie (AG Ute Kaiser, Universität Ulm) an den freistehenden Monolagen [5-6]. Die in unserer Arbeitsgruppe hergestellten maß- geschneiderten 2D-Materialien werden in ver- schiedensten neuartigen photonischen, elektri- schen Bauteilen und elektrochemischen Senso- ren verwendet (Abb. 3). Diese dienen z. B. zur Untersuchung von linearen und nichtlinearen op- tischen Effekten [7], von Ultrafiltrations- Phänomenen [8] oder von photokatalytischer Wasserspaltung [9]. [7] Bucher T., George A., Neumann C., Eilenberger F., Turchanin A., Staude I., et al. (2019): Tailoring photoluminescence from MoS 2 monolayers by Mie-resonant metasurfaces. ACS Photonics, DOI: 10.1021/acsphotonics.8b01771. [8] van Deursen P., Tang Z., Kaiser U., Turchanin A., Schneider G., et al. (2019): Selective ion sieving through arrays of sub-nanometer nanopores in chemically tunable 2D carbon membranes. Nanoscale, DOI: 10.1039/C9NR05537A. [9] Sheng W., Amin I., Neumann C., Feng, X., Turchanin A., Jordan R., et al. (2019): Polymer brushes on hexagonal boron nitride. Small, DOI: 10.1002/smll.201805228. Anwendungen von 2DMaterialienmit maßgeschnei- derten physikalisch-chemischen Eigenschaften Abb. 3. Ein photonisches Bauteil basierend auf MoS 2 -Monolagen und einem Metamaterial aus Si-Nanozylindern [7]. FORSCHUNG — 77