laufende Projekte
Objective
Self-powered near-infrared (NIR: 0.7–2.5 μm) deteSelf-powered near-infrared (NIR: 0.7–2.5 μm) detection technologies attract immense interest both from scientists and industry experts due to their vital applications in environmental monitoring, night vision, and imaging in remote locations. However, available conventional NIR photodetectors (PDs) are based on costly fabricated inorganic semiconductor materials or toxic heavy metal-containing quantum dots (QDs), which restrict their use in electronics and biomedical applications. Silver chalcogenide-based (Ag2E, E= S, Se, Te) QDs have recently joined as new promising toxic heavy metal-free materials for NIR detection, making them appealing from health and environmental safety perspectives. Nevertheless, the development of Ag2E-based NIR PDs is in its initial stage and far behind the commercially available devices due to the lack of protocols for device-relevant thin film fabrication with favourable device architecture. In this project, we propose a novel approach to solve this issue, which consists of two strategies: (i) chemical synthesis of small Ag2E and MAgE alloyed QDs followed by thin film preparation with favourable legend and thickness, (ii) PD architecture with proper electrode and electrode distance. To achieve this, the first strategy will develop synthesis protocols to control the size of Ag2E QDs and optimize their absorption and electronic properties by ligand exchange for NIR PDs application with different metal electrodes and electrode distances. In the next stage, the potential metal alloy will be introduced into Ag2E QDs by cation exchange, followed by studying the optical and electrical properties to optimize the synthesis and thin film quality for self-powered NIR PDs. In the last stage, the work will concentrate on the optimization of photodiodes using the best-suited Ag2E and MAgE QDs and demonstrate the application potential and related extensive characterization of these devices for upscaling.
duration
01.11.2024-31.10.2026
external source:
EU
Type of action:
HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
project scientist:
Stipendiat: Amir Scheikhshoaei
Mittelgeber: Land Sachsen und EU
Förderzeitraum: 01.10.2023 bis 30.09.2026
Fördersumme: 61.200,00
Sächsische Aufbaubank (SAB) Zuwendungsnummer: 100670474
Vorhabensbeschreibung
Nachwuchsforschergruppe
Laufzeit: 2023-2025
Mittelgeber: SAB/EU (ESF Plus)
Projektmitarbeiterin: Kelly Henze
In diesem Projekt werden wir neuartige hybride plasmonisch-exzitonische Nanostrukturen entwickeln, die im Nahinfrarotbereich (NIR) aktiv sind. Als Materialplattform für die Herstellung dieser Verbundstrukturen wählen wir zweidimensionale (2D) Nanokristalle aus Kupferchalcogenid (Cu2-xA, wobei x = 0-1 und A = S, Se oder Te). Unsere Wahl stützt sich auf den Polymorphismus von Cu2-xA, der eine Reihe verschiedener Stöchiometrien aufweist, die sich an verschiedene Kristallphasen anpassen, sowie auf die Möglichkeit, diese Nanokristalle durch Kationenaustausch chemisch umzuwandeln.Das Projekt umfasst die folgenden zwei Hauptteile: 1) Entwicklung einer direkten kolloidalen Synthese von 2D-Halbleiter-Cu2-xA-Nanomaterialien mit gut kontrollierten Abmessungen und Kristallstruktur und deren chemische Umwandlung durch Kationenaustauschreaktionen in 2D-Halbleiter-Metallchalkogenide wie CdA, PbA, HgA und Ag2A, einschließlich ihrer Heterostrukturen; 2) Herstellung von fluoreszierend-plasmonischen Verbundmaterialien in Form planarer Schichtaufbauten und Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen den Schichten mit Hilfe fortgeschrittener optischer Spektroskopietechniken. Der Grad der Manipulation der Zusammensetzung und der Struktur der 2D-Materialien, die im Rahmen dieses Projekts angestrebt werden, wird weit über die bestehenden modernen Methoden für ihre direkte nasschemische Synthese sowie die chemische Abscheidung aus der Gasphase oder die Exfoliation hinausgehen. Die Kontrolle ihrer Struktur und Zusammensetzung ist ein Schlüssel zur präzisen Gestaltung ihrer optoelektronischen Eigenschaften. Aus praktischer Sicht ist die Kombination von Halbleiter-Nanokristallen mit hohen Absorptionskoeffizienten und hohen Photolumineszenz-Quantenausbeuten mit Nanopartikeln mit starker Plasmonenresonanz vielversprechend für die Verbesserung der Effizienz optoelektronischer Geräte. Ein solches Konzept ist von großer Bedeutung für den NIR-Bereich, in dem eine hohe Effizienz nur schwer zu erreichen ist.Der Mangel an synthetischen Protokollen für die Synthese von NIR-aktiven Kupfer-, Blei-, Quecksilber- und Silberchalkogenid-2D-Nanomaterialien einerseits und praktisch noch nicht untersuchte Wechselwirkungen zwischen plasmonischen und exzitonischen Strukturen im NIR-Bereich andererseits motivieren uns, diese Ziele zu verfolgen. Der Arbeitsplan des Projekts ist einem Doktoranden zugewiesen, der von zwei studentischen Hilfskräften unterstützt wird.Es wird erwartet, dass diese Arbeit nicht nur Auswirkungen auf die Grundlagen der Chemie von kolloidalen 2D-Halbleiternanomaterialien und deren Synthesemethoden haben wird, sondern auch eine Reihe verschiedener Materialien mit einem klar definierten Anwendungspotenzial bereitstellt. Die daraus resultierenden Materialien und Strukturen mit einstellbaren photophysikalischen Eigenschaften werden vielversprechende Kandidaten für Anwendungen in Solarzellen, Strahlungsbündlern, LEDs und Photodetektoren sein.
Projektleiter: PD Dr. Vladimir Lesnyak
Laufzeit: 2023-2026
Mittelgeber: DFG
Projektmitarbeiterin: M.Sc. Varvara Alabusheva
Nach der kürzlich gelungenen Herstellung von zweidimensionalen, Nanometer dicken und Quadratzentimeter weit ausgedehnten Goldnetzwerken wollen wir an beiden Enden dieses neuen Forschungsgebietes arbeiten: dem tiefer gehenden Verständnis des Bildungmechanismus und ausgewählten Anwendungen. Das verständnisgetriebene erste Feld wird bestimmt durch Fragen nach den die Phasengrenzflächengelierung von kolloidalen Metallpartikeln bestimmenden Faktoren und der Möglichkeit die Syntheseroute auf multimetallische Strukturen auszuweiten. Die Antworten aus beiden Teilgebieten werden dazu beitragen, die Grenzen der neuen Herstellungsroute beurteilen zu lernen und mögliche Prozessierungsoptionen wie beispielsweise Aufskalierung und Druckbarkeit zu eröffnen. In dem anwendungsgetriebenen zweiten Feld beschränken wir uns zunächst auf den möglichen Einsatz der Netzwerke in der Elektrokatalyse und in der Biomedizin. Für das erste Teilgebiet werden wir versuchen, die an dreidimensionalen Gelen gewonnenen Erkenntnisse (beispielsweise der Nutzung von PtNi-Gelen als hochaktive und robuste Kathoden in Brennstoffzellen) zu nutzen um durch schichtweises Stapeln von 2D-Gelen zu reduziertem Materialeinsatz bei gleichzeitigem Erhalt von Aktivität und Stabilität zu gelangen. Die zweite Anwendung soll in der Herstellung von flexiblen Elektroden für die Neurowissenschaften liegen. Für Untersuchungen am Gehirn, das aus sehr weicher Materie besteht, werden biokompatible, mechanisch weiche Elektroden benötigt um nicht das zu untersuchende Gewebe durch die Applikation zu schädigen. Unsere Untersuchungen zu mechanischen Eigenschaften dreidimensionaler Metallgele lassen für zweidimensionale Gele erwarten, dass diese Bedingungen ebenso erfüllt werden wie die Biokompatibilität durch die Wahl der (Edel-)Metalle aus denen die Netzwerke gebildet werden.
Laufzeit: 2022-2025
Prjektleiter: Prof. Alexander Eychmüller
Mittelgeber: DFG
Projektleiterin: Dr. Juliane Simmchen
Mittelgeber: DFG GEPRIS- geförderte Projekte der DFG
Projektlaufzeit: 2022- 2025
Partner: Antonio Stocco, Strassburg
Projektwissenschaftler: Wittmann, Martin
Active matter has developed into an active and exciting field of research and it is posing challenges to the interdisciplinary community working on it. One of these challenges is image analysis and data handling, that is frequently taught in depth in physics, but somewhat neglected in chemistry.
This proposal joins cutting edge active matter research and builds the opportunity for students to improve on their computational skills.
winner: Dr. Juliane Simmchen
duration: 2021-2025
external source: Fulbright Kommission FULBRIGHT Germany
see also: Fulbright-Cottrell Workshop 2023