Struktur und Dynamik nanoskaliger Grenzflächen
Abbildung adaptiert aus Acta Cryst. A72 (2016), 621-631
Nanostrukturierte Fest-flüssig- und Fest-gasförmig-Grenzflächen sind von großer Bedeutung in verschiedenen Anwendungen:
- In der Nanotechnologie von der Keimbildung über Kristallisationsphänomene bis zur Selbstassemblierung von Mesokristallen,
- in der heterogenen Katalyse,
- in der Biomedizin, z. B. zur Krebsbehandlung,
- in Energiematerialien wie Brennstoffzellen.
Nahezu generell zutreffend tritt eine Restrukturierung auf beiden Seiten der Grenzflächen auf, typischerweise über 3 bis 5 atomare bzw. molekulare Lagen. Diese Restrukturierung beeinflusst sowohl die Struktur als auch die Dynamik auf beiden Seiten der Grenzfläche, welche wiederum physikochemische Eigenschäften verändern.
Während es in den letzten Jahrzehnten zahlreichen Wissenschaftlern weltweit gelang, die Größe, Form und Eigenschaften von Nanopartikeln in verschiedensten Anwendungen zu kontrollieren, ist unser Wissen über die bedeutenden nanoskaligen Grenzflächen mit Gasen und mit Flüssigkeiten immer noch gering. Allerdings ist es essenziell, ein grundlegendes Verständnis dieser Grenzflächen zu erlangen, um anwendungsrelevante Eigenschaften weiter zu optimieren. Das häufige Vorhandensein von organischen Stabilisatormolekülen auf den Nanopartikeloberflächen erschwert diese Herausforderung zusätzlich.
Dennoch ist es das Ziel unserer Arbeitsgruppe, mithilfe von modernsten Röntgen- und Neutronenmethoden die strukturellen und dynamischen Details solcher nanostrukturierten Grenzflächen zu verstehen. Unsere Projekte umfassen die folgenden Aspekte:
| Dynamik von Wasser und organischen Molekülen auf Nanopartikeloberflächen |
| In-situ-Untersuchungen der Nanopartikelbildung, um die Rolle von organischen Liganden zu verstehen |