abgeschlossene Projekte
Das Projekt A07 unter Leitung von Prof. Alexander Eychmüller konzentriert sich auf die Anwendung chemischer Ansätze, um 2D Anordnungen geschichteter Nanoplättchen (NPLs), in verschiedenen Geometrien zu generieren. Dies impliziert ebenso größere NPL-Netzwerke, die über ihre Spitzen miteinander verbunden sind, 2D Schichten in verschiedenen Auslegungen, die über ihre Spitzen und Kanten miteinander verbunden sind sowie Strukturen die durch Sintern von NPLs und 2D Wachstum gewonnen wurden. Bei den eingesetzten NPLs handelt es sich zunächst um CdSe NPLs mit einer genau kontrollierten Dicke, d.h. drei, vier, fünf und sechs CdSe-Monolagen. Auch andere experimentell etablierte NPLs wie InSe und PbS können folgen, ebenso wie deren Kombinationen und solche, die durch Ionenaustauscherreaktionen produziert werden. Darüber hinaus werden die optoelektronischen Eigenschaften der 2D Baugruppen und die kollektiven Wechselwirkungen innerhalb von Baugruppen charakterisiert.
Projektleiter: Prof. Dr. Alexander Eychmüller
Laufzeit: 2020-2024
Mittelgeber: DFG
Sonderforschungsbereich 1415
Projektwissenschaftler: Shamraienko, Volodymyr
MINARECO dient der wissenschaftlichen Forschung im Bereich der auf Nanogel basierenden mikrofluidischen Systeme und gleichzeitig dem Ziel der Etablierung einer langfristigen Zusammenarbeit der Projektpartner aus Deutschland und der Türkei. Unter dem Gesichtspunkt der Nanosensorik für Gesundheit und Umwelt stellt die Entwicklung von auf Nanogel basierenden mikrofluidischen Systemen eine neuartige und sehr allgemeine Plattform dar, die als Grundlage für die Entwicklung einer Vielzahl von multiparametrischen Sensoren einer neuen Generation dienen wird. Sie ermöglichen z.B. eine multiparametrische Detektion der Antikörper gegen Autoimmunkrankheiten und Allergien, von Antibiotika oder reaktiven Sauerstoffspezies. Im Vorhaben sollen folgende Forschungsschwerpunkte gesetzt werden:
Herstellung von lichtemittierenden Nanogelen, die aus umweltfreundlichen anorganischen Nanokristallen bestehen, welche die für die Antikörper, Antibiotika oder reaktiven Sauerstoffspezies spezifischen Biorekognitionskomplexe in das Gelnetzwerk einbauen; Untersuchung sowohl der chemischen Wechselwirkungen als auch der optischen Kopplung zwischen den Komponenten des Hybridgels; Realisierung der Sensorfunktion durch Kombination der spezifischen Erkennungsfähigkeit mit der Modulation der optischen Eigenschaften des hybriden Nanogels; eine präzise Positionierung der resultierenden nanostrukturierten optischen Mikrosensoren innerhalb der mikrofluidischen Kanäle sowie die Realisierung mehrerer optimaler Layouts der mikrofluidischen Systeme, die ihre Kombination mit dem spektroskopischen Mehrkanalaufbau ermöglichen.
Laufzeit: 2021-2024
Mittelgeber: BMBF
DLR Projektträger Förderkennzeichen: 01DJ21009
Europäische und internationale Zusammenarbeit
Projektleiter: Prof. Dr. Alexander Eychmüller
Partner:
Bilkent University, Ankara
Projektwissenschaftler: Starzynski, Thorben
Laufzeit:
05/2022-04/2024 finanziert von der Humboldtstiftung
05/2024-07/2024 finanziert über TU Stipendium
Die Methanoldampfreformierung ist ein industrieller Prozess, der im Rahmen von Alternativen zu fossilen Brennstoffen zur Energiegewinnung aus Methanol eingesetzt wird. Hierfür werden in dieser Arbeit Metall/Metalloxid Aerogelkatalysatoren entwickelt, die sich durch große Oberflächen und ein ausgeprägtes Porensystem auszeichnen. Dabei wird eine Epoxid-assistierte Synthese eingesetzt sowie eine wasserbasierte grüne Syntheseroute entwickelt.
Laufzeit: 2019-2023
Mittelgeber: Deutsche Bundesstiftung Umwelt DBU Stipendiendatenbank
Wissenschaftler/Stipendiat: Thoni, Lukas
Kolloidale Halbleiter-Nanokristalle stoßen sowohl bei der wissenschaftlichen Gemeinschaft als auch bei Industrieunternehmen/Startups aufgrund ihrer einzigartigen optischen Eigenschaften, welche durch Veränderung ihrer Zusammensetzung, Größe, Form usw. in einem breiten Bereich einstellbar sind, auf großes Interesse.
Allerdings wird die Implementierung der entwickelten Nanokristall-Technologien in Verbraucherprodukten durch den Gehalt von giftigem Cadmium gehindert. Die Entwicklung von „Cd-freien“ Nanokristallen sowie die Untersuchung und Optimierung deren Eigenschaften sind wichtige Herausforderungen auf diesem Gebiet. Zu den vielversprechendsten "Cdfreien"-Alternativen gehören Indiumphosphid (InP) Nanokristalle. Trotz aller Fortschritte bei ihrer Synthese besteht jedoch weiterhin die Hürde, eine enge Fluoreszenzbreite solcher Nanokristalle zu erreichen - ein Parameter, der für ihre Anwendungen in lichtemittierenden Geräten (z.B. in Displays) entscheidend ist.
In diesem Projekt schlagen wir einen neuen Lösungsansatz dieses Problems vor, welcher in der chemischen Synthese von zweidimensionalen InP-Nanoplättchen besteht. Um dies zu erreichen, werden zwei Strategien untersucht: die Rekristallisation von kleinen InP-NCs und Kationenaustausch. Die Erforschung der ersten Strategie wird die Untersuchung der Reaktivität des Präkursors, die Suche nach einem geeigneten Promotor für anisotropes Wachstum und die Optimierung der Reaktionsbedingungen beinhalten. Die Kationenaustauschstrategie wird sich auf die Untersuchung des Einbaus von Indium-Ionen in die vorsynthetisierten Cu3-xP Nanoplättchen fokussieren, um einen vollständigen Kationenaustausch zu erreichen. In den nächsten Schritten wird sich die weitere Arbeit auf die Optimierung der erhaltenen Nanoplättchen für praktische Anwendungen konzentrieren, indem die spektrale Durchstimmbarkeit durch Legieren und die Maximierung der Photolumineszenz-Quantenausbeute und -Stabilität durch Bedeckung der InP Nanoplättchen mit einer Schale mit breiter Bandlücke erreicht wird. Um das Anwendungspotential der hergestellten Nanoplättchen und zugehöriger Heterostrukturen zu demonstrieren, wird außerdem eine umfassende Charakterisierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften der InP Nanoplättchen durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf den relevanten Eigenschaften für Licht-emittierende Anwendungen liegt.
Projektnummer: Proposal number: 101031243
Projektleiter: Dr. Vladimir Lesnyak
Forscher: Dr. Artsiom Antanovich
Projektdauer: 04/2021- 03/2023
Mittelgeber: EU (Horizon 2020, MSCA-IF-2020) CORDIS HORIZON 2020 Projekte
In dem vorliegenden Projekt planen wir erstmalig die Entwicklung von luftstabilen Nanoplättchen-Mikropulvern (NMP) in Salz-Matrizen zur Anwendung in der Hintergrundbeleuchtungstechnik. Die Einzigartigkeit des Projektes liegt dabei in der Stabilität der NMP, die durch eine zusätzliche Sauerstoffbarriere im Zuge einer lösungsbasierten Technik verbessert wird. Im Gegensatz zu unseren vorhergehenden Forschungsprojekten, wo wir eine erhöhte Photo-und Wärmestabilität aufgrund der Einkapselung der Makrokristallfilme in herkömmlichen Epoxiden zeigten, hat dieses Projekt die vollständig luftstabile Farbanreicherung ohne jegliche Einkapselung zum Ziel. Dafür werden die Nanoplättchen-Mikropulver mit zusätzlichen Aluminium- und Zinksalzen in Lösung behandelt. Insgesamt kann so die Farbvielfalt der Displays im Vergleich zu allen vorhandenen Technologien signifikant verbessert werden, wobei wir von der hervorragenden Farbreinheit sowie der schmalbandigen Emission der Nanoplättchen (NPL), auch als kolloidale Quantentöpfe bezeichnet, profitieren.
Projektleiter: Prof. Dr. Nikolai Gaponik
Laufzeit: 2020-2022
Mittelgeber: BMBF (TUBITAK) BMBF Projekte international
Projektpartner: Bilkent University Türkei
Inhalt:
Camila is working on novel titanium dioxide-based photocatalysts for the remediation of microplastic pollution, in particular for the separation and degradation of microplastics in aquatic systems. The aim is to remove microplastics from wastewater before it is discharged into rivers and oceans.
Laufzeit:
09/2022-11/2022
Mittelgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Ziel des Projektes MiLEDI ist die Herstellung von RGB-Arrays aus Micro-LEDs (Mikro-Leuchtdioden, mQDL) und Mikro-Quantenpunkt-OLEDs (organischen Mikro-LEDs, mQDO) mittels Laser- oder Elektronenstrahl-Lithographie. Der Grundgedanke des Projektes ist die direkte Bildung von Quantenpunkten (QDs) auf einer Matrix aus blau emittierenden Mikro-Leuchtdioden durch Laser- oder Elektronenbestrahlung, sodass die QDs als Lichtabwärtswandler fungieren und ein RGB-Mikrodisplay bilden.
Website: https://www.miledi-h2020.eu/
Laufzeit: 2018-2022
Mittelgeber: EU
Durch den Wandel in Richtung einer allgemeinen, emissionsneutralen Energieproduktion, Speicherungs- und Konversionstechnologien ist es mehr und mehr bedeutend, periodisch auftretende Elektrizitätsspitzen für die elektrochemische Reduktion von CO2 in höherwertige Chemikalien (z.B. CO oder HCOO-) einzusetzen. Einher mit dem kommerziellen Erfolg des CO2-Verwertungsansatzes geht die Entwicklung von Co-Elektrolysezellen, welche im Stande sind Stromdichten von ≥ 200 mA∙cmgeom-2 zu erreichen. Im Detail sind dafür feinverteilte und hochaktive Materialien für die Katalyse der in den Zellen stattfindenden Reaktionen notwendig. Unter diesen ist die Elektroreduktion von CO2 eine besondere Herausforderung nicht nur aufgrund der mit der Reaktion einhergehenden, großen Überspannung, sondern vor allem in Bezug auf die Schwierigkeiten, die mit der Kontrolle der Produktselektivität verbunden sind. Diese Schlüsselkomponenten können durch Justierung der Adsorptionseigenschaften für die Reaktionsintermediate auf der Katalysatoroberfläche verbessert werden, z.B. durch Verschiebung der d-Banden-Lage oder durch Hinzufügen anderer Adsorbate, welche die Wechselwirkungen der Zwischenprodukte und der Oberfläche verändern. Die hier vorgestellte Arbeit erforscht beide Herangehensweise, in dem sie zum einen an der Synthese von großen Oberflächen in dreidimensionalen Nanonetzwerken (Aerogele) mit bimetallsicher Zusammensetzung (PtPd oder AuCu Legierung/Kern-Schale-Struktur) und zum anderen an der Funktionalisierung ihrer Oberfläche mit adsorbierten stickstoffhaltigen Liganden ansetzt. Eine systematische Studie, die die Effekte von verschiedenen Syntheseparametern auf die Aerogelstruktur und -oberfläche im Vergleich zum volumenausgedehnten Festkörper untersucht, wird im Folgenden beleuchten, welche dieser Parameter die Reaktivität des Gels bestimmen. Methodisch gelingt dies durch elektrochemischen Messungen, welche von operando Röntgen¬absorptions¬spektroskopie ergänzt werden. Durch die anschließende Implementierung von ausgewählten Aerogelen in einer hauseigenen Co Elektrolysezelle wird es (erstmalig) möglich sein zu prüfen, ob die beobachteten Reaktivitätstrends in den wässrigen elektrochemischen Tests (üblicherweise in diesem Gebiet verbreitet) auf die anwendungsrelevanten Co-Elektrolyseaufbauten ausgedehnt werden können. Von große Bedeutung ist es, dass die Ergebnisse schließlich die Basis zur Abschätzung einer kommerziellen Umsetzung des hier vorgestellten CO2 zu Produkt Ansatzes bilden. Bedeutend dabei sind die maximale Effizienz und die produktspezifischen Ströme (z.B. operative Spannungen und Selektivitäten), welche in diesem Gerät erreicht werden können.
Projektpartner: Electrochemistry Laboratory, Paul Scherrer Institut (Laborleiter: Prof. Dr. Th. J. Schmidt)
Laufzeit: 2018 -2022
Mittelgeber: DFG (im Rahmen der D-A-CH Lead-Agency-Vereinbarung)
The aim of this proof of concept project is to create a prototype PEMFC using bimetallic aerogel electrocatalysts from large-scale synthesis (from technology readiness level 3 to 5) and design the optimal route-to-market strategy that would ensure swift adoption of our technology in an industrial setting.
Laufzeit: 2019-2022
Projektleiter: Prof. Dr. Alexander Eychmüller
Mittelgeber: EU (875564 — LAACat — ERC-2019-PoC) ERC POC 2019 2. Runde Förderliste
Laufzeit: 2019-2022
Mittelgeber: SAB (EFRE) Geförderte Projekte in Sachsen
Die Entwicklung ressourceneffizienter industrieller Prozesse ist entscheidende Grundlage für eine nachhaltig positive ökologische und ökonomische Entwicklung des Industrie- und Technologiestandortes Deutschland. Neben der Erforschung neuer Materialien und Prozesse kommt dabei insbesondere der Prozessüberwachung und der daraus resultierenden Prozessoptimierung eine große Bedeutung zu.
Im Projekt „Ressourcenschonende Elektrochemische AnaLytik (REAL)“ entwickeln das Dresden Integrated Center for Applied Photophysics and Photonic Materials (IAPP) und das Institut für Physikalische Chemie (PC) der Technischen Universität Dresden zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) einen miniaturisierten Mess-Chip für die effiziente Überwachung elektrochemischer Prozesse. Dabei soll beispielhaft an drei Anwendungsbeispielen erforscht werden, wie die durch den Mess-Chip ermöglichte chemische Analytik genutzt werden kann um die Energie- und Ressourceneffizienz zu steigern. Diese Anwendungsbeispiele betreffen die Analytik und Prozesskontrolle in Flusssynthese-Reaktoren, die Optimierung organischer elektrochromer Bauelemente und der Überwachung von Elektrogalvanisierungsprozessen für die Metallisierung in der Mikroelektronik. In REAL wird durch die Verbindung der Expertise der einzelnen Partner (IPMS – Sensorik, TUD-IAPP – organische Elektronik und Elektrochromie, & TUD-PC – Flusssynthese von anorganischen Quantenpunkten) eine innovative Analyse-Plattform realisiert, welche die Entwicklung effizienter und ressourcenschonender Prozesse in vielfältigen Anwendungsbereichen ermöglicht.
Extrem hohe Photolumineszens-Quantenausbeuten und eine möglichst große Photostabilität sind notwendige Voraussetzungen für den Einsatz von Halbleiternanokristallen als Fluoreszenzmarker und als emittierende Materialien in Bauelementen. Ein typischer Ansatz zur Herstellung und Konservierung von hohen Photolumineszens-Quantenausbeuten von Halbleiternanokristallen ist ihre Einbettung in transparente und hochstabile Materialien. Dafür sollen innerhalb dieses Projektes Halbleiternanokristalle variierender Materialzusammensetzung und Oberflächenchemie mit Emissionen im sichtbaren bis in den infraroten Spektralbereich in unterschiedliche Salzkristall-Matrizes eingebaut werden.
Laufzeit: 2016 - 2019
Mittelgeber: DFG
Ziel des Projektes ist die Bearbeitung grundlegender Fragestellungen zur Nutzung von Quantum Dots zur Farbkonversion von hochauflösenden, blau emittierenden Displays in R, G, B- Displays. Der in der Literatur beschriebene Ansatz "Color by Blue", nutzt Konverter-Materialien, um eine Lichtkonversion von blauen in energieärmeres rotes oder grünes Licht zu konvertieren. Dieser Ansatz ist für hochauflösende Displays attraktiv, um hohe Helligkeiten, große Blickwinkelstabilität und einen großen Farbraum zu erzielen.
Laufzeit: 2018-2020
Mittelgeber: SAB/ EFRE
Übergeordnetes Ziel des Projektes NAFT ist die Herstellung von Gelen und Aerogelen aus Edelmetallnanopartikeln, die für das Tintenstrahldruck-Verfahren geeignet sind. Dabei sollen durch die Verwendung von feinsten kolloidalen Nanopartikeln höchstporöse, vernetzte, dünne Schichten realisiert werden, welche als Katalysatoren, Elektrokatalysatoren oder elektrochemische Sensoren eingesetzt werden können. Die Expertise der TU Dresden in Schlüsselherstellungstechnologien und die verfahrenstechnische Infrastruktur der Plasmachem GmbH bilden darüber hinaus die technologischen Voraussetzungen, um eine Immobilisierung der Dünnschicht-Aerogele auf beschichteten Oberflächen zu erreichen und damit eine sichere Kontaktierung zu ermöglichen.
Entsprechend dem Förderschwerpunkt liegt der Fokus des NAFT-Vorhabens auf der energie- und ressourcenschonenden Nutzung von Edelmetallen als hocheffektive (Elektro-) Katalysatoren und Sensoren mit maximal hoher spezifischer Oberfläche und damit mit minimal möglichem Edelmetalleinsatz. Im Hinblick auf den Aspekt der Energieeffizienz steht das relativ einfache, kosteneffiziente und weitanwendbare Tintendruckherstellungsverfahren im Vordergrund.
Der Bezug des Vorhabens zu den Förderschwerpunkten und zur Bewertung des Energieeffizienzpotentials ist im vorliegenden Antrag dargestellt. Die Gesamtvorhabenbeschreibung verdeutlicht zudem die industrielle und gesellschaftliche Relevanz des Forschungsansatzes und erläutert die wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele des Vorhabens.
Laufzeit: 2018- 2021
Mittelgeber: BMWi
Projektleiter: Dr. Juliane Simmchen
Laufzeit: 2019 - 2020
Mittelgeber: Alfred-Kärcher-Förderstiftung
Mittelgeber: Marie Sklodowska-Curie Fellowship
Projektleiter: Dr. Julianne Simmchen
Laufzeit: 2017 - 2019
Mittelgeber: SAB
Projektleiter: Dr. Juliane Simmchen
Laufzeit: 2018-2019
Projektleiter: Dr. Julianne Simmchen
Laufzeit: 2017 - 2018
Mittelgeber: Forschungsstiftung
Polymerelektrolytbrennstoffzellen (PEFCs) haben sich zu einer vielversprechenden, emissionsfreien Technologie entwickelt, welche die weltweit wachsende Nachfrage nach sauberer und effizienter Energieumsetzung voranzutreiben vermag. Trotz großer Anstrengungen bleibt die weltweite Kommerzialisierung von PEFC-basierten Geräten eine große Herausforderung. Eine Möglichkeit um die bestehende Lücke im Bereich der Pt-Legierungen mit hoher katalytischer Aktivität und ausgedehnter Oberfläche zu schließen, bieten die Entwicklung einer neuen Klasse von Elektrokatalysatoren – sogenannter multimetallischer Aerogele.
Die Ziele des Projektes liegen folglich im Design und in der Herstellung multimetallischer Aerogele als Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffreduktion (ORR), welche herausragende katalytische Aktivitäten sowie eine hohe Langzeitstabilität unter den Betriebsbedingungen der Brennstoffzellen aufweisen. Hierbei sollen die Zusammenhänge zwischen Struktur, Zusammensetzung, Form und Reaktivität untersucht werden. Des Weiteren stellt die Ermittlung der Langlebigkeit und chemischen Stabilität der Materialien unter stark korrosiven Bedingungen einen wichtigen Forschungsschwerpunkt des Projektes dar.
Projektpartner: Electrochemistry Laboratory, Paul Scherrer Institut (Laborleiter: Prof. Dr. Th. J. Schmidt)
Laufzeit: 2014 - 2018
Mittelgeber: DFG (im Rahmen der D-A-CH Lead-Agency-Vereinbarung)
Deutsch-Koreanisches Partnerschaftsprojekt
Die internationale Forschungsgruppe wurde als gemeinsames Projekt zwischen UNIST (Ulsan National Institut for Science and Technology) und der Technischen Universität Dresden gegründet.
Die Hauptziele des Projekts sind die Synthese von 2D-Metall-dotierten und heterostrukturierten TMD-Nanoplättchen, sowie die Charakterisierung und Anwendung der TMD-Nanoplättchen.
Laufzeit: 2019 - 2021
Mittelgeber: DAAD
Ziel des ICENAP-Konsortiums ist das Design neuer Nanokristalle (Quantum Dot – QD) und die kontrollierte Modifizierung mikrostruktureller Änderungen in bekannten Systemen während der Herstellung zur Realisierung folgender Eigenschaften: (i) Photolumineszenz-Quantenausbeute (PL QY) über 90%, unabhängig von der QD-Konzentration; (ii) minimales Blinken; (iii) QD-PL-Stabilität von mindestens 12 Monaten durch kontrolliertes Aufwachsen anorganischer Schalen; so wie (iv) QD-Stabilität in biologischen Medien von mindestens 6 Monaten durch kontrolliertes Design der Ligandenschale.
QDs der nächsten Generation sollen durch Modellierung und Simulation mittels materialwissenschaftlicher Design-Prinzipien entwickelt werden, die dann die Basis für die Synthese von QD-Kernen und ihrer schichtweisen Ummantelung mit verschiedenen anorganischen Schalen bilden. Dabei werden mit HRTEM-Bildern abgeglichene Strukturmodelle verwendet. Die vorhergesagten Eigenschaften dieser neuen Multischalen-QDs werden experimentell validiert.
ICENAP kombiniert so Modellierung, Simulation und Validierung einer neuen Materialklasse, die einen strategischen Einfluss haben und eine neue Innovationsdynamik durch Wissensakkumulation entfalten wird.
Projektpartner: Dr. Ute-Resch Genger (BAM Berlin), Dr. Jan-Ole Joswig (Theoretische Chemie/TU Dresden)
Projektkoordinator: Igor Nabiev (Vorname.Nachname@univ-reims.fr, University of Reims)
Laufzeit: 2014 - 2018
Mittelgeber: DFG
Die zentralen Themen des Workshops sind: Anordnung von Nano-Objekten, Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Bausteinen einer Anordnung, sowie die daraus resultierenden optischen und elektronischen Eigenschaften. Dieser Workshop zum Thema miteinander wechselwirkenden Nanosysteme soll Theoretiker und Experimentalisten aus den Bereichen Materialphysik und Chemie zusammenbringen, um miteinander in Kontakt zu treten und Ideen auszutauschen.
Laufzeit: 2018
Mittelgeber: DFG
Laufzeit: 2018
Mittelgeber: Auftragsforschung
Die Entwicklung neuer effizienter Solarzellen ist eine der gefragtesten Themen der modernen Materialwissenschaften und Technik. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Strategien für die sanfte und "grüne" Synthese von ternären Chalkopyrit- und quartären Kesterit - Nanokristallen als lichtempfindliche, aktive Komponenten der Halbleiter-Nanokistall - basierten Solarzellen.
Laufzeit: 2016 - 2018
Mittelgeber: EU (Marie-Sklodowska-Actions)
grant holder: Dr. Stroyuk
Laufzeit: 2016 - 2017
Mittelgeber: Auftragsforschung
Dieses Projekt wird die langjährigen Erfahrungen zu Untersuchungen von Nanostrukturen im nahen Infrarot-Spektralbereich der Gruppe in Dresden (chemischen Synthese und struktureller Charakterisierung von kolloidalen Nanopartikeln) mit denen der Gruppe in Hongkong (Untersuchung des Energietransfermechanismus) kombinieren.
Ziel ist die Entwicklung von IR-emittierenden Materialien mit gewünschten fotophysikalischen Eigenschaften. Die optischen Messungen und Charakterisierungen tragen dazu bei, Nanostrukturen zu optimieren und die Lichtemissionseigenschaften und die Stabilität zu verbessern, die eine Voraussetzung für das Design von anspruchsvollen Leuchtsystemen sind.
Laufzeit: 2016 - 2016
Mittelgeber: DAAD
Ziel:
- Herstellung von gering toxischen kolloidalen Kupfer-Chalkogenid basierten Quantenpunkten (QDs) mit variierbarer Größe, Komposition, Form und Photolumineszenz (PL), die sich über das gesamte infrarote Spektrum (700-2500 nm) mit hohen Quantenausbeuten bis zu 80 % ausdehnt;
- Entwicklung von hybriden PL lokalisierten Oberflächenplasmonresonanzsystemen (LSPR) basierend auf den QDs sowie den plasmonischen Kupfer-Chalkogenid-Nanokristallen (NCs) mit konrtollierbaren Exciton-Dynamiken.
Motivation: während der sichtbare Bereich vollständig durch verschiedene QDs abgedeckt ist, die weitestgehend effiziente Lichtabsorption/-emission zeigen, werden die NIR aktiven Materialien durch die Elemente (A = S, Se, Te), InAs, Cd3P2, CdHgTe, und HgTe limitiert. Da all diese Komponenten toxische Elemente enthalten, weisen ihre technologischen Anwendungen starke Restriktionen auf. Eine geeignete Alternative zeigen die Kupfer-Chalkogenid-basierten ternären und quartenären QDs, wie z.B. CuIn(Zn)S(Se), auf. Soweit ist der Bereich der Lichtabsorption/-emission der QDs, z.B. CuInS(Se) QDs, bis auf 1200 nm begrenzt und eine Fluoreszenz über diesen Punkt hinaus konnte noch nicht entwickelt werden. Das Hauptziel des gegenwärtigen Projektes ist nun, die Emission weiter in den NIR-Bereich hineinzuführen.
Weiterhin zeigen die niedrig toxischen QDs komplexe Exciton-Dynamiken auf, die zusätzlich verwendet werden können, um die photophysikalischen Eigenschaften der QDs konkret einzustellen. Dabei spielen die Wechselwirkungen zwischen dem Exciton, das sich in den QDs bildet, mit dem elektromagnetischem Feld, generiert in Materialien, die einem starken LSPR ausgesetzt sind, eine große Rolle. Diese Kupplung kann sowohl zu einer PL-Löschung als auch einer PL-Verbesserung führen. Innerhalb des sichtbaren Bereiches wurden jene Wechselbeziehungen bereits untersucht, bleiben allerdings für den NIR-Spektralbereich noch unbekannt. Somit stellt die Untersuchung der Kupplung NIR-lumineszierender QDs mit NIR-plasmonischen Nanomaterialien einen zweiten Hauptteil des Projektes dar.
Zielstellung: Entwicklung einer neuen Synthesestrategie zur Herstellung von CuIn(Zn)Se(Te) QDs, die auf Kationaustauschreaktionen basieren; Verbesserung der Stabilität sowie optischen Eigenschaften durch eine ZnS- oder ZnSe-Beschalung; Herstellung von Hybridstrukturen, die NIR-PL-QDs mit NIR-plasmonischen Cu2‒xA QDs kontrollierten Abstandes kombinieren; Untersuchung der Wechselbeziehungen zwischen dem Exciton und dem Plasmon im NIR-Bereich, was zu einer PL-Verbesserung und Beschleunigung der Excitonrekombination führen soll.
Umsetzung: das Arbeitsprogramm des Projektes ist in vier Bereiche unterteilt, die jeweils detalierte Aufgaben enthalten und somit zwei Doktorantenstellen erfordern.
Potentieller Einfluss: innovative optoelektronische Materialien und Strukturen mit variierbaren photophysikalischen Eigenschaften, die entwickelt werden, sind vielversprechende Kandidaten für Anwendungen in Bereichen der biologischen - und multiphoton-Bildgebung, als auch in Bereichen der Fluoreszenz-Lebenszeit-Abbildungsmikroskopie, der Photovoltaik-, Nanophotonik-, Solarzellen- und Sensortechnik.
Projektleiter: Dr. Vladimir Lesnyak
Laufzeit: 2018-2021
Mittelgeber: DFG GEPRIS
In den letzten Jahren hat sich die Forschung an Bewegung auf der Mikroskala zu einem selbstständigen, spannenden Forschungsgebiet entwickelt, welches Ideen aus verschiedenen modernen Forschungsfeldern verbindet. Mikro- und Nanomotoren sind neuartige Strukturen, die Energie in Bewegung umwandeln können und das unter Bedingungen, die von der Viskosität der Umgebung und Brownscher Bewegung gezeichnet sind.
Im Unterschied zu normalen Motoren, die sich auch nach jeder Kraftstoffexplosion im Zylinder weiter drehen, benötigt Bewegung auf der Mikroscala ständige Energiezufuhr bei stark eingeschränkter Treibstofflagerkapazität.
Das Hauptziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Antriebsmechanismus' für photokatalytische Mikromotoren, der auf der Zersetzung von Wasser durch Sonnenlicht basiert. Heutzutage ist die Nutzung von Solarbrennstoffen noch dadurch begrenzt, dass es wenige wirklich effiziente Photokatalyatoren gibt.
Das Ziel in diesem Projekt ist die Entwicklung eines Licht-basierten Mechanismus' der auf Wasser als nicht-toxischer Treibstoff baut, welches in Gegenwart eines Photokatalysators als erneubare Energiequelle dienen soll. Bisher ist die Nutzung von "solar fuels" noch sehr beschränkt durch den Zugang zu aktiven Photokatalysatoren, deren Entwicklung den Kernpunkt dieses Freigeistprojekts bildet. Im Folgenden sollen die Katalysatoren in Verbindung mit Mikropartikeln oder Strukturen zu Schwimmern zusammengesetzt werden.
Dieses Projekt verbindet zwei innovative Forschungsfelder: Photokatalyse und Mikromotoren. Das Ziel ist die Nutzung dieser durch erneuerbare Sonnenenergie betriebenen Mikromotoren in Umwelt und Sensoring-Anwendungen.
Projektleiter: Dr. Julianne Simmchen
Laufzeit: 2016 - 2023
Mittelgeber: Stiftung Volkswagenstiftung Projektportal
Laufzeit: 2010 - 2016
Mittelgeber: DFG
Im Verbundprojekt NanoPOP entwickeln 7 Partner Strategien zur ressourceneffizienten Nutzung recyclebarer und recycelter Edelmetalle als effektive Dehalogenisierungskatalysatoren zum Abbau persistenter Organohalogenverbindungen in Wasser. Arbeitsziel der TU Dresden ist die Charakterisierung von biologisch und chemisch synthetisierten Pd- und Pd/Fe-Hybrid-Katalysatoren und die chemische Synthese von Pd/Fe-Hybriden als Referenzkatalysatoren. Im Hinblick auf Materialeffizienz, stehen die Recyclingfähigkeit durch Funktionalisierung mit magnetischen Komponenten und die Resistenz der Nanopartikel im Langzeittest und der Schutz durch hydrophobe chemisch oder biologisch aufgebrachte Schichten im Vordergrund.
Laufzeit: 2013 - 2016
Mittelgeber: BMBF
Laufzeit: 2016 - 2019
Mittelgeber: TU Zukunftskonzept
Ziel dieses Workshops ist es, neueste experimentelle und theoretische Befunde zusammenzutragen und zu diskutieren, die sich in der jüngsten Vergangenheit auf dem Gebiet der überstrukturbildung aus nanopartikulären Einheiten ergeben haben.Thematisch werden auf dem Workshop unter anderem Themen wie die Synthese von Nanomaterialien, die Nanooptik, der Ladungs- und Energietransfer im Nanobereich und Nano-Bio-Strukturen behandelt.
Laufzeit: 2012
Mittelgeber: DFG
Zusammen mit der Arbeitsgruppe von Dr. Lars Müller-Meskamp (IAPP, TU Dresden) und mit dem Industriepartner Heliatek wurden transparente flexible Elektroden auf Basis von Nanodrähten für organoische Solarzellen entwickelt.
Laufzeit: 2011 - 2012
Mittelgeber: BMWI
Die Zusammenarbeit zwischen den Gruppen in Hongkong und Dresden macht den Erfahrungsaustausch bzgl. der Herstellung von Gelen und Aerogelen basierend auf stark emittierenden Halbleiternanokristallen und zukünftig in der optischen Charakterisierung von Nanostrukturen möglich, z.B. sollen Nanodrähte und nanodrahtbasierten Nanoverbundstoffen es ermöglichen entscheidende optoelektronische Parameter aufzubauen, z.B. sind Ladungsträgertransport und Energietransfereffizienz in gel- und aerogelbasierten Materialien notwendig für deren Nutzung als Baustein für die Energiegewinnung oder für den Einsatz als Leuchtmaterial.
Mittelgeber: DAAD
Die Tagung führte Wissenschaftler und Entwickler aus verschiedenen Richtungen der Oberflächenwissenschaften zusammen. Die elektrochemische Beschichtung war mit verschiedenen Schwerpunkten vertreten, wobei die Strukturbildung bei der Elektrokristallisation und deren Steuerung als übergreifende Thematik zu nennen ist. Die Beiträge aus dem Bereich der Vakuumbeschichtung (PVD, CVD etc.) wurden ergänzt durch Schichtbildung aus kolloiden Partikeln. Damit wurde eine große Breite der möglichen Funktionalisierung erreicht, die insbesondere in den Plenarvorträgen angesprochen wurde.
Laufzeit: 2010
Mittelgeber: DFG
Untersuchung des toxischen Potentials von Halbleiter-Quantenpunkten mit verschiedenen Funktionalisierungen (wasserlöslich oder hydrophob) in Zellmodellen für Leber und Fettgewebe. Diese beiden Gewebe sind relevant für die Entgiftung und Ausscheidung sowie Speicherung von pharmazeutischen Substanzen. Es soll die zelluläre Reaktion auf die Aufnahme von Nanopartikeln (z.B.: oxidativer Stress, Apoptose) untersucht und die Ursache der toxischen Wirkung (Cadmiumfreisetzung, Einfluss der Stabilisatorart und Effekte der großen Oberfläche) aufgeklärt werden.
Laufzeit: 2008 - 2010
Mittelgeber: DFG
Nanokritalle der Bleichalkongenide sollen unter Verwendung von Photonen, deren Energie ein Vielfaches der Bandlücke beträgt, untersucht werden. Die Materialien werden auf Anwesenheit von mehreren Exzitonen geprüft. Dies wird für unterschiedliche große Nanokristalle untersucht und die Ergebnisse modelliert, um tieferes Verständnis der involvierten Mechanismen zu erhalten.
Laufzeit: 2008 - 2010
Mittelgeber: DFG
Halbleiternanokristalle werden als aktive Zentren in Aerogel-Hybrid-Leuchtdioden (LEDs) eingebracht. Die Aerogele werden aus Halbleiternanoteilchen gebildet und ihre Poren werden mit leitfähigen Polymeren gefüllt. Sowohl die Aerogelbildung selbst, als auch die organisch-anorganische Verbindung von Nanoteilchengerüst und Polymer sowie Fragen zum Ladungsträgertransport werden in dem Projekt bearbeitet.
Laufzeit: 2009 - 2011
Mittelgeber: DFG
"Kolloide Synthetische Halbleiter Nanokristalle und deren Förster Resonance Energieübertragung", Zusammenarbeit mit der Bilkent Universität Türkei
Laufzeit: 2009 - 2012
Mittelgeber: BMBF
INNOVASOL hat sich zum Ziel gesetzt völlig neue nanostukturierte aus Molekularmaterial bestehende innovative Solarzellen zu entwickeln und Photovoltaic Solarzellen mit herkömmlichen zu vergleichen. mehr...
Laufzeit: 2009 - 2012
Mittelgeber: EU
Elektrochemische und spectroelektrochemische Forschungen mit dem Ziel, die Daten für die Vorhersage der Stabilität von Nanokristallen in biologischer Umgebung zu nutzen.
Laufzeit: 2010 - 2013
Mittelgeber: DFG
Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt durch optische und optisch/elektrochemische Methoden monodisperse Nanopartikel auf Basis des nichttoxischen Halbleitermaterials Zinn-II-Sulfids herzustellen und zu charakterisieren.
Laufzeit: 2010 - 2013
Mittelgeber: DFG
Speicherung von pharmazeutischen Substanzen. Es soll die zelluläre Reaktion auf die Aufnahme von Nanopartikeln (z.B.: oxidativer Stress, Apoptose) untersucht und die Ursache der toxischen Wirkung (Cadmiumfreisetzung, Einfluss der Stabilisatorart und Effekte der großen Oberfläche) aufgeklärt werden.
Laufzeit: 2011 - 2013
Mittelgeber: DFG
Ziel der Nachwuchsforschergruppe ist das Schaffen der Grundlagen einer Mikroprozessorplattform, welche chemische Information in Form von Substanzen und deren Konzentration verarbeiten kann, und dies in einer analogen Weise zu den herkömmlichen Prozessoren, welche elektronische Information verarbeiten. Das Konzept basiert auf mikrotechnischen Bauelementen mit Entscheidungsfunktionalität, den chemischen Transistoren, die in einem Mikroprozessor zu integrierten Schaltungen zusammengefügt sind. Es müssen eine Reihe anspruchsvoller Teilziele bewältigt werden. Diese umfassen (i) die Entwicklung von Konzepten zur Synthese und Funktionalisierung stimuli-sensitiver Polymere als materielle Basis der chemischen Transistoren, (ii) Fertigungstechnologien zur Realisierung von Mikroprozessoren der erforderlichen Qualität und Funktionalität, (iii) die schaltungstechnischen Grundlagen der chemischen Informationsverarbeitung für die chemische Boolesche Logik inklusive Basisbauelementen und elementaren Grundschaltungen, (iv) die Grundlagen der Modellierung und Simulation der Bauelemente der chemischen Informationsverarbeitung sowie (v) Konzepte zum rechnergestützten Entwurf hochintegrierter Mikrofluidik-Prozessoren.
Laufzeit: 01.10.13 - 31.12.14
Mittelgeber: ESF/SAB
Insgesamt ergibt sich eine Beziehung zwischen der Photolumineszenzquantenausbeute und der Oberflächenzusammensetzung der Nanokristalle. So wird nicht nur das Design und die Herstellung stark emittierender Nanokristalle, sondern auch die Vorhersage zur Anwendbarkeit der Partikel möglich sein.
Laufzeit: 2011 - 2014
Mittelgeber: DFG
Das "Nanophotonics for Energy Efficiency Projekt" hat sich zum Ziel gesetzt ein virtuelles Zentrum der Excellenz und vor allem auf die Nanophotonik speziellisierte Forschung zu schaffen.Das Netzwerk möchte Laboratorien und Forschergruppen zusammenbringen und deren Expertise für die Licht- und Solarzellen Technologie nutzen. mehr...
Laufzeit: 2010 - 2015
Mittelgeber: EU
Inhalt:
- Künftige Entwicklung und damit verbundenes Verständnis von neuen physikalisch-chemischen Phenomenen im Nanobereich
- Aufdeckung der Prinzipien und experimentellen Ergebnisse der Anordnung von nanoskaligen Strukturen
- Diskussion über neue und potentiell nützliche Funktionen von Nanostrukturen
Ziel dieser Veranstaltung soll sein, den momentanen Forschungsstand im Gebiet der Nanowissenschaften international zu diskutieren. Insbesondere wollen wir uns über die theoretischen und experimentellen Probleme im Zusammenhang mit Ansammlungen von Nanopartikeln (Mesokristalle, Gele und Aerogele), (Bio-) Molekülen und Polymeren austauschen.
Für die Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie an der TU Dresden hat diese Veranstaltung eine besondere Bedeutung, da die sowohl geordnet als auch ungeordnet vorliegenden Strukturen heute von besonderem wissenschaftlichen Interesse sind, die Dresdner Chemie in jüngeren Jahren zu dem Gebiet mehr und mehr beiträgt und die internationale Elite auf diesem Gebiet nach Dresden kommt. mehr...
Laufzeit: 2015
Mittelgeber: DFG
Es sollen Herstellungsmöglichkeiten und industrielle Produktionstechnologien von organischen optoelektrischen Geräten gefunden werden. mehr...
Laufzeit: 2012 - 2015
Mittelgeber: EU
Der Nachwuchsforschergruppe MindNano wird vorhandene und international anerkannte Expertise auf den Gebieten der DNS-Nanotechnologie, der Synthese von Nanopartikeln und Nanodrähten, der strukturierten und schaltbaren chemischen Funktionalisierung von Oberflächen, des Nanoimprintings und der Hochfrequenztechnik so miteinander verbinden, dass auf diesem hoch aktuellen Gebiet ein wissenschaftlich-technischer Durchbruch erreicht werden kann. Wesentlich für das Erreichen des Zieles ist ebenfalls die Entwicklung von neuen Methoden der Nanoanalytik, um die synthetisierten Hybridstrukturen umfassend strukturell sowie chemisch, physikalisch und elektrotechnisch zu charakterisieren.
In diesem Projekt wird angestrebt zu demonstrieren, dass biologisch inspirierte Selbstorganisationsprinzipien vorteilhaft genutzt werden können, um einfache mikroelektronische Komponenten wie Spulen, Antennen und Resonatoren zu synthetisieren und anschließend auf strukturierten Oberflächen so anzuordnen, dass sie elektronisch angesprochen und vermessen werden können. weitere Informationen...
Laufzeit: 2013 - 2015
Mittelgeber: EU/ESF
Materie in ihrer nanopartikulären Ausgestaltung hat durch ihre faszinierenden Eigenschaften in den letzten Jahrzehnten große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Es stellt eine große Herausforderung dar, die Nanoeigenschaften in die Welt der makroskopischen, leicht handhabbaren Stoffe hinüber zu retten. Aerogele könnten dafür geeignet sein. Es sollen Anwendungsmöglichkeiten in der optischen Sensorik und Katalyse gefunden werden.
Laufzeit: 2012 - 2016
Mittelgeber: DFG
Dieses Projekt soll die Erfahrungen der Dresdner Gruppe in der Synthese von Quantenpunkten und deren Einbettung in ionische Kristalle mit den Erfahrungen der Bilkent Gruppe in der Modellierung, Herstellung und Charakterisierung von stabilen auf Farbkonvertierung basierenden LED Lichtsystemen kombinieren. Diese Kooperation wird zu einer weiterführenden bilateralen Kooperation zwischen den Partnern und zu besonders wirksamen multidisziplinaren Trainingskursen für junge Wissenschaftler beider Seiten führen.
Laufzeit: 2013 - 2016
Mittelgeber: BMBF
Globasol zielt auf die Entwicklung neuer Konzepte, Materialien und Geräte für die effiziente Umwandlung der Sonnenenergie in elektrische Energie ab. Dabei sollen neue und fortschrittliche Konzepte des Lichtmanagements und neue optisch aktive Materialien kombiniert werden, um die globale Sonneneinstrahlung zu nutzen und in Strom umzuwandeln. Die Effizienz soll zusätzlich durch die Verflechtung von Photovoltaik und thermoelektrischen Bauteilen gesteigert werden. Die Arbeitsgruppe beteiligt sich an dem Projekt mit der gezielten Synthese von Nanostrukturen für die Verwendung als thermoelektrische Materialien und als Licht absorbierende Materialien für Solarzellen. mehr ...
Laufzeit: 2013 - 2016
Mittelgeber: EU
Im Mittelpunkt der Forschungen stehen die sogenannten Aerogele; Festkörper, bestehend aus einem dreidimensionalen Netzwerk aus Nanodrähten, die eine sehr hohe Porosität und damit extrem große innere Oberfläche aufweisen. Im Rahmen des Projekts sollen die Aerogele weiter erforscht werden. Aerogele lassen sich grundsätzlich aus allen kolloidalen Halbleiter-, Metall- und Metalloxid-Nanopartikeln synthetisieren. Sinnvolle und anwendbare Kombinationen herauszufinden ist ein weiteres Ziel des Forschungsprojektes. Darüber hinaus sollen Wege erprobt werden, Aerogele schneller und in größerer Menge herzustellen, so dass sie perspektivisch auch für die industrielle Produktion infrage kommen. Bisher ist die Synthese noch ein sehr aufwändiges und zeitintensives Verfahren. Denkbare Anwendungen sind unter anderem im Bereich der Katalyse, die ebenfalls weiter untersucht werden sollen. Im Vergleich mit herkömmlichen Katalysatoren haben Aerogele entscheidende Vorteile: Sie kommen ohne Trägermaterial aus und haben dadurch nur einen Bruchteil ihres Gewichts. Aufgrund der extremen Porosität und die große Oberfläche kann die Effizienz bei der Katalyse deutlich gesteigert werden.
Laufzeit: 2014 - 2019
Mittelgeber: ERC (advanced grant)/EU
grant holder:
Prof. Eychmüller
ERC-grant no 340419
Die Etablierung eines Sonderforschungsbereiches (SFB) (= Förderinstrument der DFG) ist ein langfristiger und komplizierter Prozess, der eine sehr gute Vernetzung und Kohärenz der Teilprojekte erfordert. Mit diesem über das Support-the-best Programm der TU geförderte Pilotprojekt wollen wir dem SFB-Antragsverfahren eine strukturierte Induktionsphase voranstellen, die es ermöglicht, die Erfolgsaussichten eines SFB-Antrages zu erhöhen.
Inhaltliche Ausrichtung:
Poröse Materialien spielen eine Schlüsselrolle in der Entwicklung neuer Technologien für die Energiespeicherung, Luft- und Wasseraufbereitung, Sensorik, Katalyse und Medizin. Metallorganische Gerüstverbindungen (engl. Metal-Organic-Frameworks, MOFs)wurden in den letzten Jahren als eine neue Klasse poröser Materialien identifiziert, auf deren Herstellung, die physikalischen Eigenschaften, Modellierung und die gezielte Integration von Schaltfunktionen fokussiert sich der geplante SFB.
Projektpartner innerhalb der TU:
Prof. Brunner/Bioanalytische Chemie
Prof. Seifet/Theoretische Chemie
Prof. Kaskel/Anorganische Chemie I
Laufzeit: 01.08.2013 - 31.03.2017
Mittelgeber: TU Dresden/DFG
Laufzeit: 2012 - 2018
Mittelgeber: DFG