Projektbereich A
Innerhalb des SFBs stellt der Forschungsbereich A) Materialsynthese die synthetischen 2DMs zur Verfügung und befasst sich mit der Entwicklung chemischer Ansätze für die kontrollierte Synthese neuer 2DMs in Lösung, auf Oberflächen oder an Grenzflächen. Somit umfasst der Schwerpunkt des Forschungsbereichs synthetisch-methodische/struktur-/eigenschaftsgetriebene Themen. Ein weiterer Schwerpunkt stellt die chemische Funktionalisierung von 2DMs für die Modulation der Oberflächen-/Kantenreaktivität dar.
Die Ziele des Forschungsbereiches A sind in drei Kategorien gruppiert: 1) organische und metallorganische 2DM einschließlich 2D Polymere (2DPs), ein- und mehrschichtige 2D kovalenter organischer Gerüste (engl.: COFs = covalent organic frameworks), 2D metallorganischer Gerüste (engl.: MOFs = metal organic frameworks), und; 2) anorganische 2DM einschließlich 2D topologischer Isolatoren (TIs), 2D Übergangsmetalldichalkogenide (engl.: TMDCs = transition metal dichalcogenides) und 2D Nanoplättchen (NPLs); und 3) Hybridstrukturen einschließlich geschichteter organisch-metallischer Halid (OMH) Materialien und 2D van der Waals Heterostrukturen (vdWHs). Die Verteilung aller Projekte ist in der beigefügten Abbildung zusammengefasst.
Insgesamt 9 Teilprojektleitende, angesiedelt an der TUD, dem IFW sowie dem IPF, mit Expertise in der chemischen Synthese und Funktionalisierung von 2DMs sowie ihren null-, ein- und dreidimensionalen Analoga sind im Forschungsbereich A gebündelt und zielen auf die grundlegende chemische Entwicklung von 2DMs ab. Neue chemische Methoden, die auf der "Top-Down"-Exfoliation und der "Bottom-Up"-Synthese in Lösung und auf Oberflächen (oder an Grenzflächen) basieren, werden für die Herstellung von 2DMs mit definierten Strukturen etabliert. Gleichzeitig wird die kontrollierte chemische Funktionalisierung der 2DM entwickelt, um die Oberflächenaktivitäten und die Stabilität abzustimmen. Besonderes Gewicht wird auf die Analyse von Defekten und Korngrenzen, die Überwachung des Reaktionsmechanismus und der Kristallinität der synthetisierten 2DMs in-situ und die Untersuchung der Oberflächenreaktivität gelegt. Um diese Ziele zu erreichen, ist eine enge Verbindung mit den Forschungsbereichen B) Charakterisierung und C) Theorie ( A⇄B⇄C⇄A) erforderlich.