Physikalische Chemie mit Ausrichtung Innovative Nanostrukturen für Sensorische Anwendungen und optische Bildgebung (W2) Prof. Dr. Andrey Turchanin Forschungsschwerpunkte Maßgeschneiderte Synthese von neuartigen zweidimensionalen (2D) Materialien: organische Monolagen und Dünnfilme, Graphen, Kohlenstoffnanomembranen, Übergangsmetall-Dichalkogenide, laterale Heterostrukturen, van-der-Waals-Heterostrukturen, biofunktionale Ober- und Grenzflächen Spektroskopische und mikroskopische Charakterisierung von organischen und anorganischen 2D-Materialien bis in den Nanometerbereich zur Untersuchung ihrer Wachstumsmechanismen sowie ihrer elektronischen, optischen und optoelektronischen Eigenschaften und ihrer Biokompatibilität Verwendung von 2D-Funktionsmaterialien in neuartigen Bauteilen: Sensoren für die hochspezifische und hochsensitive Detektion von Biomarkern, neuartige photonische, elektronische und optoelektronische Bauteile, biofunktionale Nanomembranen für die hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie von Proteinen und ihrer Trennung, Nanomembranen für die künstliche Photosynthese, Nanomembranen für Anwendungen in Energiespeicherung und Wasserstofftechnologien Die elektronenstrahl-induzierte Synthese von molekularen zweidimensionalen (2D) Materialien ist eine flexible Methode zur Herstellung von funktionalen Nanomaterialien mit maßgeschneiderten chemischen und physikalischen Eigenschaften [1]. Basierend auf komplementären spektroskopischen und mikroskopischen Techniken untersuchen wir die elektronen-induzierten Reaktionsmechanismen in organischen Monolagen bis in den Nanometerbereich [2]. Da die verwendeten Elektronen in der Regel eine Energie von 10 bis 100 eV haben, können durch sie nahezu beliebig chemische Bindungen aktiviert und dadurch Reaktionen induziert werden, welche mit den traditionellen Methoden der chemische Synthese sehr schwierig oder überhaupt nicht realisierbar sind. Wir setzen diese Methode für die großflächige Synthese von molekularen kohlenstoffbasierten Nanoblättern mit nur 1 nm Dicke, aber mehreren Quadratzentimetern Fläche Elektronenstrahl-induzierte Synthese von photoaktiven molekularen 2D-Materialien ein. Im Rahmen des TRR 234 „CataLight“ entwickeln wir ein neues Verfahren zur Herstellung photoaktiver 2D-Materialien für die Wasserspaltung und Wasserstofferzeugung. [1] Turchanin A. (2019): Synthesis of molecular 2D materials via lowenergy electron induced chemical reactions. Chimia, DOI: 10.2533/ chimia.2019.473. [2] Neumann C., Wilhelm R. A., Küllmer M., Turchanin A. (2021): Lowenergy electron irradiation induced synthesis of molecular nanosheets: An influence of the electron beam energy. Faraday Discuss., DOI: 10.1039/ C9FD00119K. [3] Küllmer M., Winter A., Schubert U. S., Turchanin A., et al. (2021): Solution -based self-assembly and stability of ruthenium(II) tris-bipyridyl monolayers on gold. ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI: 10.1021/ acsami.1c10989. [4] Tang Z., Winter A., Dietzek B., Schubert U. S., Turchanin A., et al. (2021): Photoactive ultrathin molecular nanosheets with reversibly lanthanide binding terpyridine centers. Nanoscale, DOI: 10.1039/D1NR05430A. Abb. 1. Elektronenstrahl-induzierte Synthese von photoaktiven Kohlenstoffnanomembranen mit 1 nm Schichtdicke (AG Turchanin). 94 — FORSCHUNG
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