Unterstützung

© Andrei Mitrofanov

Der Forschungsaufenthalt von Andrei Mitrofanov fand zwischen dem 20. März 2023 und dem 21. April 2023 in der Gruppe von Prof. Maria Antonietta Loi, Universität Groningen, Niederlande, statt. Während des Aufenthalt entwickelte Andrei Memristoren mit organisch-anorganischen Halogenid-Perowskiten - potenzielle Kandidaten für Speicher- und neuromorphe Computing-Anwendungen. Gemeinsam mit Lijun Chen, Doktorand der Gruppe, fanden sie heraus, dass Perowskite auf Naphthalinbasis, die in denLaboren in Dresden untersucht wurden, vielversprechende Materialien für Memristoren sind. Durch sorgfältige Auswahl der Struktur haben die Forscher das Bauelement mit geeigneten elektrischen Eigenschaften hergestellt. Das Projekt wird fortgesetzt, um die entwickelten Memristoren gründlich zu charakterisieren. Der Aufenthalt ermöglichte es Andrei nicht nur, seine Kenntnisse und sein Fachwissen über Halogenidperowskite zu erweitern und neue Charakterisierungstechniken zu erlernen, sondern auch brillante junge und erfahrene Wissenschaftler:innen zu treffen und sein berufliches Netzwerk zu erweitern.

© Jun Yang

Im Zeitraum vom 5. Juli 2023 bis zum 17. August 2023 forschte Jun Yang als Gastwissenschaftler an der Shanghai University, China, in der Gruppe von Prof. Jianhua Zhang. Während seines Aufenthalts konzentrierte er sich auf große, hochwertige 2D Materialien (2DM) mit präziser Dickenkontrolle und ausgezeichneter Gleichmäßigkeit. Die Untersuchungen ergaben, dass sich dünne Filme auf Schwefel- oder Selenbasis hervorragend für die Elektronikfertigung eignen. Durch sorgfältige Anpassung der Abscheidungsparameter während des ALD (engl.: atomic layerr depotision)-Prozesses gelang es, Dünnschichttransistoren mit hervorragender Leistung herzustellen. Die laufende Forschung wird eine weitere Charakterisierung umfassen, einschließlich einer Untersuchung der Oberflächenmorphologie, der Kristallstruktur und Messungen des Hall-Effekts bei niedrigen Temperaturen. Diese Zusammenarbeit erweitert nicht nur das Wissen und das berufliche Netzwerk von Jun Yang, sondern birgt auch das Potenzial für neue Entdeckungen und Anwendungen im Bereich 2DM und innovativer Synthesetechniken. Diese Beiträge stehen im Einklang mit der Weiterentwicklung der Materialwissenschaft und -technologie.

© Lukas Sporrer

Während seines Forschungsaufenthalts in der Arbeitsgruppe von Prof. Hongjie Dai, Stanford University, USA, beschäftigte sich Lukas Sporrer mit der Anwendung von 2D-Metall-organischen Gerüstverbindungen (engl.: metal-organic frameworks, MOFs) und kovalenten organischen Gerüstverbindungen (engl.: covalent organic frameworks,COFs) in Lithium- sowie Natrium-Chlor-Batterien . Diese neue Batterietechnologie nutzt poröse Kathodenmaterialien, um die gasförmigen aktiven Spezies einzufangen. Die Verwendung leitender MOF- und COF-Materialien mit mehreren aktiven Zentren ist ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung der Batterieleistung und zur Überwindung von Instabilitätsproblemen. Vom 1. April bis 30. August 2023 optimierte Lukas Sporrer die Elektrodenpräparation mit Materialien, die zuvor von Doktoranden des SFB 1415 synthetisiert wurden. Er lernte von den Experten in der Arbeitsgruppevon Prof. Dai und konnte so Prototypen von Li/Cl2- und Na/Cl2-Batterien mit vielversprechenden Leistungen vorbereiten und charakterisieren. Weitere Arbeiten sind im Gange, um die Zusammenarbeit nach seiner Rückkehr nach Dresden fortzusetzen.

© Qing-Long Liu

M. Sc. Qing-Long Liu besuchte vom 16. Oktober 2023 bis zum 1. Dezember 2023 die Arbeitsgruppe von Prof. Volker Blum an der Duke University mit finanzieller Unterstützung des SFB1415. M. Sc. Qing-Long Liu arbeitete mit der Gruppe von Prof. Volker Blum an der Entwicklung der Zweikomponenten-GW-Methode zusammen. Die Zweikomponenten-GW-Methode ist eine vielversprechende Technik zur Simulation der Eigenschaften von Materialien, die schwere Elemente enthalten, unter Berücksichtigung eines Kompromisses zwischen Genauigkeit und Effizienz. Hier konzentrieren sie sich insbesondere auf die hochpräzisen XPS-bezogenen Eigenschaften und implementieren diese Methode in das FHI-Zielpaket. Während seines Besuchs arbeiteten sie unter anderem eng zusammen, um Fehler in den Spin-Bahn-Kopplungsroutinen bei Verwendung eines bestimmten STO-Basissatzes zu beheben. M. Sc. Qing-Long Liu hat diesen Fehler in den Benchmarking-Tests gefunden und das Erhalten korrekter Spin-Bahn-Kopplungsergebnisse ist eine wichtige Voraussetzung für zukünftige GW-Berechnungen. Darüber hinaus profitierte M. Sc. Qing-Long Liu sehr von den Gesprächen mit den Mitgliedern der Arbeitsgruppe von Prof. Volker Blum, er erhielt ein tieferes Verständnis über die FHI-Zielcodestruktur. Die fruchtbare Zusammenarbeit wird auch nach der Rückkehr von M. Sc.  Qing-Long Liu an die TU Dresden weiter fortgesetzt.

Das Forschungsaufenthalt von M. Sc. Volodymyr Shamraienko fand zwischen dem 15. September 2023 und dem 15. Dezember 2023 in der Gruppe von Prof. Nicholas A. Kotov, University of Michigan, USA, statt. Die zentrale Aufgabe der Forschung war eine Anpassung der derzeitigen 2D Selbstanordnung zur Herstellung von spiegelasymmetrischen Überstrukturen mit kontrollierter Polarisationsdrehung. Inspiriert von den jüngsten Durchbrüchen bei der Schaffung von zweidimensionalen (2D) Nanopartikelnetzwerken im Nano- und Zentimetermaßstab, entwickelten M. Sc. Volodymyr zusammen mit Dr. Engin Er eine kontrollierte 2D Anordnungsmethode für modifizierte Gold-Igelpartikel. Die Modifizierung und Optimierung der resultierenden 2D-Struktur führte zur Erstellung einer Graphen-Theoretischen (GT) Beschreibung des 2D-Aufbaus, um Korrelationen zwischen strukturellen Parametern und Materialeigenschaften zu bestimmen. Diese Forschung wird fortgesetzt, um verschiedene Assemblytechniken zu entwickeln und zu charakterisieren. Der Forschungsaufenthalt hat Herrn Shamraienko's Wissen erweitert und ihm geholfen, sich die Kompetenzen anzueignen, die für die Entwicklung neuer beruflicher Kenntnisse und Fähigkeiten erforderlich sind, um die Aufgaben während seiner gesamten wissenschaftlichen Laufbahn zu erfüllen.

Während seines Forschungsaufenthalts in der Arbeitsgruppe von Prof. Sung Ho Jhang, Konkuk University, Südkorea, erarbeitete M. Sc. Dongho Shin SnSe₂-Dünnschichttransistoren, die durch Atomlagenabscheidung hergestellt wurden. Kürzlich gelang es den Forschern, SnSe₂ erfolgreich mit Hilfe von SnCl₄ und (Trimethylzinn)selen-Vorläufern abzuscheiden, über die bis dato noch nie berichtet wurde. SnSe₂ ist aufgrund seines intrinsischen n-Typ-Halbleiterverhaltens und seiner hohen Ladungsträgermobilität ein vielversprechender Kandidat. Die Realisierung effizienter Feldeffekttransistoren (FET) mit SnSe₂ bleibt jedoch eine Herausforderung, insbesondere bei der Erzielung eines eindeutigen Ausschaltzustands.^[1-3] Während seines Forschungsaufenthalts untersuchte Dongho Shin die FET-Eigenschaften von dünnen SnSe₂-Filmen und erforschte den Einbau von Sb₂Te₃ zur Induktion des Schaltverhaltens. Die FET wurden mithilfe herkömmlicher Photolithographie- und Sputtertechniken hergestellt und u.a. mit einer Vakuumsondenstation charakterisiert. Die dünnen SnSe₂-Filme zeigten aufgrund ihrer hohen Trägerkonzentration hervorragende elektrische Eigenschaften. Allerdings zeigten die FET kein signifikantes Schaltverhalten und die Gate-Abhängigkeit war nicht ausgeprägt.^[4] Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es den Forschern gelungen ist, dünne SnSe₂-Filme herzustellen und ihr Potenzial für FET-Anwendungen zu untersuchen. Die laufende Forschung wird sich auf die weitere Aufklärung der Materialeigenschaften und die Optimierung der Geräteleistung konzentrieren.

^{[1] T. Pei, L. Bao, G. Wang, R. Ma, H. Yang, J. Li, C. Gu, S. Pantelides, S. Du, H. J. Gao, Appl. Phys. Lett. 2016, 108, DOI 10.1063/1.4941394.
[2] H. Xu, J. Xing, Y. Huang, C. Ge, J. Lu, X. Han, J. Du, H. Hao, J. Dong, H. Liu, Nanoscale Res. Lett. 2019, 14, DOI 10.1186/s11671-019-2850-0.
[3] J. Liu, M. Zhong, X. Liu, G. Sun, P. Chen, Z. Zhang, J. Li, H. Ma, B. Zhao, R. Wu, W. Dang, X. Yang, C. Dai, X. Tang, C. Fan, Z. Chen, L. Miao, X. Liu, Y. Liu, B. Li, X. Duan, Nanotechnology 2018, 29, DOI 10.1088/1361-6528/aadf5a.
[4] T. Kim, Y. Kim, E. K. Kim, Sensors Actuators, A Phys. 2020, 312, 112165.}

© Albrecht Wäntig

Von April bis Juni 2024 war M. Sc. Albrecht Wäntig als Forschungsstipendiat zu Gast am Ulsan National Institute of Science & Technology (UNIST), Republik Korea. In der Gruppe von Prof. Jong Beom Baek konzentrierte sich M. Sc. Albrecht Wäntig auf die Anwendung organischer 2D Materialien (2DM) als metallfreie Elektrokatalysatoren der nächsten Generation. Im Rahmen des SFB 1415 untersuchte er bereits zuvor synthetische 2D Polyarylenvinylene (2DPAV) als Katalysatoren für die Sauerstoffentwicklungs- (engl.: oxygen evolution reaticon (OER)) und Sauerstoffreduktionsreaktion (engl.: oxygen reduction reaticon (OER)), die eine wichtige Rolle in Metall-Luft-Batterien oder Brennstoffzellen spielen. Die Verwendung von 2DPAV mit ihrer stabilen Gerüststruktur und starken Konjugation verspricht eine deutliche Leistungssteigerung des Katalysators. M. Sc. Albrecht Wäntig lernte die Elektrochemie und Charakterisierungstechniken von den Experten in der Gruppe von Prof. Jong Beom Baek kennen und konnte nachweisen, dass besonders starke Donor-Akzeptor-basierte 2DPAV mit hoher Dichte an aktiven Zentren das Potenzial haben, Edelmetalle in ORR/OER-Elektrokatalysatoren zu ersetzen. Nach seiner Rückkehr nach Dresden werden weitere wissenschaftliche Arbeiten zur Vervollständigung seiner Erkenntnisse im SFB 1415 durchgeführt.

• 1. Platz: M. Sc. Fanny Reichmayr                                                                                          Teilprojekt B08 , "Raman Marker Bands for In-situ Quality Control During Synthesis of Two-Dimensional Conjugated Metal-Organic Frameworks"
• 2. Platz: M. Sc. Anupam Prasoon                                                                                 Teilprojekt A01 "On-Water Programmable Assembly: Discovering Emergent Interfaces in 2D Polymer Heterostructures"
• 3. Platz: M. Sc. Mohammadreza Daqiqshirazi                                                                        Teilprojekt C02 "Novel Electronic Effects in Strained 2D Materials"

• 1. Platz: M. Sc. Ankita De                                                                                          Teilprojekt A02 , "Manipulation of Covalent Organic Framework by Side Chain Functionalization – Towards Few Layer Nanosheets"
• 2. Platz: M. Sc. Andrei Mitrofanov                                                                                 Teilprojekt A08 "Multiple-Ring Aromatic Cations for Low-Dimensional Perovskites"
• 3. Platz: M. Sc. Mohammadreza Daqiqshirazi                                                                        Teilprojekt C02 "Electronic Effect in Wrinkled 2D Transition Metal Dichalcogenides"

• Best student poster: M. Sc. Albrecht Wäntig                                                    Teilprojekt A01, "2D Conjugated Polymers for the Photoelectrochemical Oxidation of Nitrogen"
• Second best student poster: M. Sc. Suchetana Sarkar                                                        Teilprojekt B05, "Challenges in 2D On-Surface Synthesis: Experimental Perspective"
• Third best student poster: M. Sc. Ying-Ying Zhang                                                            Teilprojekt C06, "The Influence of Stacking on Properties of Layered COFs"

• 1. Platz: M. Sc. Paula Kalenczuk                                                                            Teilprojekt A03, "Soft-Template-Assisted On-Water Surface Synthesis of 2D Polymers"
• 2. Platz: M. Sc. Ankita De                                                                                         Teilprojekt A02, "Gas Adsorption Properties of Delaminated Layered 2D Covalent Organic Frameworks"
• 3. Platz: M. Sc. Friedrich Schwotzer                                                                            Teilprojekt A04, "The Chemistry of 2D Metal-Organic Framework
  Monolayers (MOFene)"

• Dissertationstitel: "Low-Dimensional Lead Halide Perovskites with Conjugated Organic Cations"
• Ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter im Teilprojekt A08

• Dissertationstitel: "Broadband Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy: A Comprehensive Approach to Analyzing Crystalline Materials"
• Ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter im Teilprojekt B06

• Dissertationstitel: "Chemical Exfoliation of Bismuth-Rich Weak 3D Topological Insulators"
• Ehemalige wissenschaftliche Mitarbeiterin im Teilprojekt A05