Die faszinierende Welt winziger Kristalle und ihre Anwendungen in der Elektronik

Kolloidale Nanopartikel sind sehr kleine Kristalle, die nur aus bis zu einigen Tausend Atomen bestehen. Ihre Größen liegen im Bereich von einigen Nanometern, was weniger als einem Tausendstel des Durchmessers eines Haars entspricht. Diese Kristalle haben besondere physikalische und chemische Eigenschaften, die von ihrer Form und Größe abhängen, was man so normalerweise nicht in der Natur beobachtet. Dies liegt an quantenmechanischen Effekten und dem hohen Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis, die bei solchen kleinen Dimensionen auftreten. Die Entwicklung der Methoden zur Herstellung von kolloidalen Nanopartikeln wurde 2023 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Kolloidale Nanopartikel finden Anwendung in vielen Bereichen, wie zum Beispiel in der Sensorik, Optik, Biomedizin, Katalyse und Photokatalyse und sind dabei oft stabiler als bisher eingesetzte Stoffe. Auch in der Mikroelektronik, in Solarzellen, in Leuchtdioden und in modernen Fernsehern kommen kolloidale Nanokristalle zum Einsatz.

In der Vorlesung werden kurz die Grundlagen und die chemische Synthese der Nanomaterialien besprochen. Anschließend werden die optoelektronischen Eigenschaften, interessante Quanten-Phänomene, die in Nanokristallen auftreten, aktuelle Forschungsergebnisse auf diesem Gebiet und die Anwendung in elektrischen Bauteilen und Geräten diskutiert.

Prof. Dr. Christian Klinke, Institut für Physik, Universität Rostock und Department of Chemistry, Swansea University, U.K.

Öffentliche Vorlesung im Rahmen des Allgemeinen Vorlesungswesens

Materialdesign auf der Nanoskala

Winzige Strukturen mit Megawirkung!
Die Herstellung und Untersuchung maßgeschneiderter Nanomaterialien zählen zweifellos zu den faszinierendsten Gebieten aktueller Forschungsaktivitäten, die ein enormes Potenzial für unzählige Anwendungen offenbart haben. Gerade aufgrund ihrer winzigen Dimensionen, die sich über nur 10 bis 1000 Atomdurchmesser erstrecken, zeigen Nanostrukturen oft verblüffende Wirkung! Einige dieser Materialien haben inzwischen Einzug in unseren Alltag gehalten. Halbleiter-Nanokristalle, deren Erforschung im vergangenen Jahr mit dem Nobelpreis für Chemie gewürdigt wurde, kommen beispielsweise in modernen QLED-Fernsehern zum Einsatz und ermöglichen eine bisher unerreichte Farbqualität. Ein weiteres Beispiel sind biofunktionalisierte Gold-Nanopartikel, deren purpurrote Farbe uns während der COVID-19-Pandemie das Ergebnis von Schnelltests angezeigt hat. Darüber hinaus lassen sich beispielsweise Metall-, Metalloxid- und Halbleiter-Nanokristalle als hocheffiziente Katalysatoren für Brennstoffzellen und die Energiespeicherung durch Wasserspaltung, sowie für die Entwicklung hochempfindlicher Sensoren für die Umweltüberwachung oder im medizinischen Bereich nutzen.
 
Obwohl die Entwicklung maßgeschneiderter Nanomaterialien in den vergangenen zwei Jahrzehnten beachtliche Fortschritte erzielt hat, sind viele ihrer faszinierenden Eigenschaften noch immer unvollständig erforscht. Das enorme Potenzial dieser Materialien lässt sich jedoch nur auf der Grundlage eines wissenschaftlich fundierten Verständnisses effektiv nutzen. Daher sind die optischen, elektronischen, magnetischen und katalytischen Eigenschaften sowie die Herstellung verschiedenartiger Nanomaterialien weiterhin Gegenstand intensiver Forschungsanstrengungen, wobei die Universität Hamburg zu den weltweit führenden Institutionen zählt. Dabei spannen die Forschungsprojekte am Fachbereich Chemie den Bogen von der Grundlagenforschung bis hin zu Fragestellungen anwendungsspezifischer Problemlösungen.
 
Mit dieser Ringvorlesung möchten wir Sie herzlich einladen, an unseren Forschungsaktivitäten teilzuhaben und in die spannende Welt funktionaler Nanomaterialien einzutauchen! Wir möchten Ihnen zeigen, wie wir die Megawirkung kleinster Materialstrukturen für innovative Lösungen und technologische Fortschritte nutzen können – denn im Winzigen liegt oft das Potenzial für ganz Großes!

mittwochs 17:00 – 18:00 Uhr, Martin-Luther-King-Platz 6, Hörsaal B

Koordination: PD Dr. Tobias Vossmeyer, Fachbereich Chemie, Universität Hamburg