Profil
Die Popularität zweidimensionaler Materialien (2DMs) hat aufgrund ihres Anwendungspotentails in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen, wobei sich die Anwendung von elektronischen Geräten bis hin zur Katalyse und von der Informationstechnologie bis hin zur Medizin erstreckt. 2DMs repräsentieren eine Klasse von niederdimensionalen Nanomaterialien (Schichdicke ≤ 10 Schichten) mit hoher struktureller Definition auf atomarer/molekularer Ebene. Sie zeichnen sich durch nanoskalige Dicke in einer Dimension und "unendliche" Größe in den beiden anderen Dimensionen aus.
Graphen als bekanntestes 2DM besitzt erstaunliche Eigenschaften, wie hohe Ladungsträgerbeweglichkeit, Wärmeleitfähigkeit und mechanische Festigkeit. Inspiriert durch den Erfolg von Graphen wurde ein enormes Interesse an der Entwicklung neuer 2DMs ausgelöst. Eine der wichtigsten Herausforderungen, mit denen die wissenschaftliche Gemeinschaft bisher konfrontiert ist, besteht darin, über die Grenzen von Graphen inauszugehen und 2DMs mit hoher Strukturkontrolle zu synthetisieren.
Der SFB 1415 "Chemie der synthetischen zweidimensionalen Materialien" fokussiert sich auf die kontrollierte "Bottom-up"-Synthese und die Entwicklung neuartiger synthetischer 2DMs mit hoher struktureller Präzision. Hierbei widmet sich das Forschungsziel vorallem methodologie-/struktur- und eigenschaftsgetriebene Themen. Folglich sind in diesem SFB drei übergeordnete Forschungsbereiche etabliert, die eine Brücke schlagen zwischen A) Materialsynthese, B) Charakterisierung und C) Theorie. Forschungsgruppen mit Expertenwissen in chemischer Synthese und Funktionalisierung, Charakterisierung, Modellierung und Bewertung von Strukturen und Eigenschaften von 2DMs und ihren Analoga haben ihre Kräfte unter der Vision des SFB gebündelt.
Trotz der erzielten Fortschritte bleiben kritische Fragen unbeantwortet, die in den kommenden Jahren durch die Entwicklung von Synthesen für 2DMs und 2D van der Waals (vdW)-Heterostrukturen (HS), die Erforschung von Charakterisierungstechniken und die Weiterentwicklung der theoretischen Beschreibung angegangen werden sollen. Der Schwerpunkt wird sich auf das Verständnis und die Anpassung der funktionellen Eigenschaften von 2DMs und 2D HS verlagern.