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Neues aus der Oberflächenchemie

14.12.1999 - (idw) Ruhr-Universität Bochum

"Chemie ist, wenn es knallt und stinkt" - das widerlegt nach Kräften das aktuelle RUBIN, Wissenschaftsmagazin der RUB: Designerliganden - neue Kleider für Matallatome - sind "die Spielwiese" für Prof. Dr. Roland A. Fischer (Lehrstuhl für Anorganische Chemie II); elegant ist das Prinzip, nach dem sich bei Prof. Dr. Christof Wöll (Physikalische Chemie I) ultradünne Schichten auf Metalloberflächen wie von selbst aufbauen. Beiden Forschern geht es um die Chemie der Oberflächen.


Schema einer Dampfinfiltration, b.u. Fischer - siehe Text links
Wie Schichten im Nanometerbereich entstehen. Beitrag Wöll - b.u. siehe Text links Bochum, 14.12.1999
Nr. 318

Was Chemiker in Kleider hüllen . . .
Schichten, die sich wie von selbst aufbauen
RUBIN 2/99: Neues aus der Oberflächenchemie


"Chemie ist, wenn es knallt und stinkt" - das widerlegt nach Kräften das aktuelle RUBIN, Wissenschaftsmagazin der RUB: Designerliganden - neue Kleider für Matallatome - sind "die Spielwiese" für Prof. Dr. Roland A. Fischer (Lehrstuhl für Anorganische Chemie II); elegant ist das Prinzip, nach dem sich bei Prof. Dr. Christof Wöll (Physikalische Chemie I) ultradünne Schichten auf Metalloberflächen wie von selbst aufbauen. Beiden Forschern geht es um die Chemie der Oberflächen. Wenn sie stimmt, ist so gut wie alles möglich: Flachbildschirme, die im Licht der Mittagssonne abgelesen werden können, oder Zellen auf Oberflächen aufwachsen zu lassen, um sie dann zu "Biocomputern" zu verdrahten.
Abbildungen im Internet

B.u.: Beitrag Prof. Fischer - Dampfinfiltration: Hochporöse
anorganische "Schwämme" werden mit nanokristallinem
Galliumnitrid gefüllt. Der Nanokomposit zeigt ganz neue
Eigenschaften, z.B. eine grün-blaue Luminiszenz und eine ins
Ultraviolett reichende Lichtabsorpsion.
Mit der richtigen Oberfläche Eigenschaften nach Maß.

B.u.: Beitrag Prof. Wöll: Wie entstehen Schichten im
Nanometerbereich? Zum Beispiel wenn ein mit Gold
beschichtetes Substrat in einen Becher mit gelöstem Thiol
eingetaucht wird. Das Thiol-Molekül spaltet sein
Wasserstoffatom ab und bildet Gold-Thiolat. Die Reaktion
endet erst, wenn eine komplette Schicht entstanden ist.

Eine Monolage ist die dünnste Schicht, die überhaupt auf eine Oberfläche aufgebracht werden kann - sie ist so dick, wie ein Molekül lang ist. Doch diese ultradünnen Schichten "haben es in sich". Wenn sie auf den richtigen Reaktionspartner treffen, bieten sie z.B. Schutz vor Korrosion, sorgen dafür, dass ein Klebstoff hält oder zwei Flächen wie geschmiert aufeinander gleiten. Doch wie entstehen diese Schichten im Nanometerbereich? Das Prinzip ist einfach - taucht man ein mit Gold oder Kupfer beschichtetes Substrat in eine Thiol-Lösung ein, organisiert sich eine Schichtung "wie von selbst" ganz nach dem Baukastenprinzip: Anker, Rückgrat, funktionelle Gruppe bilden ein Molekül und diese Seite an Seite eine ultradünne Schicht. Erst das Wissen um ihr Bauprinzip erlaubt dem Chemiker, Oberflächen mit beliebigen Eigenschaften herzustellen.

Von großen und kleinen Leuchten

So unabkömmlich Thiolat für Prof. Wöll, so setzt Prof. Fischer auf Galliumnitrid als Halbleitermaterial der Zukunft. Hocheffizient lässt sich damit elektrische Energie in sichtbares Licht umwandeln. Eine völlig neue Beleuchtungstechnologie ist denkbar. Eine Leitidee dabei: Precursoren, sog. Vorläufermoleküle, die sowohl das Metallatom (Gallium) als auch den Bindungspartner schon in einem einzigen Molekül enthalten, werden anstelle der einzelnen Elemente zu einer fest haftenden Galliumnitrid-Schicht aufgedampft. Gut eingehüllt kommt das Galliumnitrid damit sicher und gezielt auf der Oberfläche an. Doch Schichten sind nicht die einzige Möglichkeit, dieses Material zu nutzen. Auch sehr kleine Galliumnitrid-Kristalle lassen sich zum Leuchten bringen. Deshalb versucht Fischer nun lichtdurchlässige anorganische Schwämme mit Galliumnitrid-Zwergkristallen zu füllen (indem er entsprechende Precursoren verdampft oder die Schwämme sich mit löslichen Precursoren vollsaugen lässt) und sie so zum Leuchten zu bringen.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Roland Fischer, RUB, Fakultät für Chemie, Tel. 0234/32-24174,

Prof. Dr. Christof Wöll, RUB, Fakultät für Chemie, Tel. 0234/32-25529

Außerdem in RUBIN 2/99

Die vollständigen Beiträge lesen Sie bitte in RUBIN 2/99, wo Sie außerdem folgende Artikel finden: Die Berechnung des Geburtsjahres Christi; Vom sanften Aufprall: Elektronik ersetzt Nockenwelle; Pech gehabt! - Reststoffe von der Straße in die Straße, Garzweiler: Braunkohle und Feuchtgebiete; Gegen Tumore impfen? RUBIN ist in der Universitätsbuchhandlung Brockmeyer und in der Pressestelle für 5 DM erhältlich.
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