Abteilung Robotergestützte und informationsbasierte Materialsynthese

Bechleunigte Synthese hochporöser Beschichtungen

 

Abteilung Robotergestützte und Informationsbasierte Materialsynthese (RIMS)

Die chemische Funktionalisierung von Grenzflächen spielt in vielen Bereichen des täglichen Lebens eine große Rolle. So können beispielsweise Textilien oder Glasscheiben durch entsprechende Behandlung wasserabweisende Eigenschaften erhalten oder Oberflächen von Implantaten und Stents derart chemisch modifiziert werden, dass diese antibakterielle Eigenschaften aufweisen und zugleich Abstoßungsreaktionen des Körpers verhindern. Die Dicke dieser funktionellen Beschichtungen können dabei sehr dünn sein, im Extremfall bestehen sie aus nur einer Moleküllage (z.B. Selbstassemblierende Monolagen, SAMs).

Die Abteilung RIMS forscht an einer speziellen Form der Oberflächenbeschichtung, die aus dünnen Filmen bestehen, die auf Oberflächen-verankerten Metall-Organischen Gerüststrukturen (Surface-anchored Metal-organic Frameworks, SURMOFs) basieren. SURMOFs stellt eine hochporöse kristalline Materialklasse dar, die mittels Lage-für-Lage-Verfahren auf den Oberflächen unterschiedlicher Werkstoffe (Oxide, Glas, Metalle, Polymere) aufgewachsen werden. Diese Schichten dienen z.B. als hocheffiziente Speicher für Moleküle (Gase, Biomoleküle, Farbstoffe etc.), können in Form von Membranen zur Trennung von Gasen genutzt werden und finden als Beschichtungen von Sensoren Anwendung, um deren Sensitivität und Selektivität zu erhöhen.

Für viele Anwendungen müssen SURMOFs hohen Qualitätsansprüchen genügen (geringe Rauigkeit, hohe Transparenz, exakte kristalline Orientierung, Stabilität gegenüber Temperatur und chemischen Einflüssen). Um die Eigenschaften der SURMOFs zu optimieren, werden in der Abteilung RIMS robotergestützte Syntheseverfahren entwickelt und angewendet, die durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen eine zeitsparende, zielgerichtete, ressourcenschonende – und damit nachhaltige – autonome Materialentwicklung ermöglichen. Unterschiedliche oberflächenanalytische Methoden (IRRAS, XRD, AFM, ToF-SIMS, XPS, EDX, ESEM) dienen dabei der Qualtitätskontrolle. Der standardmäßige Einsatz elektronischer Laborbücher ermöglicht die Erstellung einer breiten Datenbasis, die für spätere Entwicklungen automatisiert ausgewertet werden können.

 

 

Arbeitsgruppen

                                                                                                                                     Kompetenz / Aufgabenfeld

Dynamische Prozesse in porösen Filmen

PD Dr. L. Heinke

Stofftransport, Adsorption und Difussion, Dynamischhe Vorgänge und Strukturveränderungen in nanoporösen Filmen

Elektronenmikroskopie und Mikroanalytik

Dr. M. Schwotzer

 

Tof-SIMS

Dr. A. Welle

Massenspektrometrie, Bildgebung, und Tiefenprofilierung organischer und anorganischer Proben

KI-Integrierte MOF-Synthese

PD Dr. M.Tsotsalas

Herstellung / Charakterisierung von organischen Netzwerken und deren Einsatz als biologisch aktive Substrate

Schwingungsspektroskopie

S.Heißler

Oberflächenanalyse, IR-und Ramanspekroskopie, Photoakustische Spektroskopie

Nanomedizin

 

Prof. Dr. L. De Cola

 

 

Forschungsschwerpunkte

 

  • Selbst-assemblierende Monolagen (SAMs)

     

  • Metallorganische Gerüststrukturen (Metal-organic frameworks - MOFs)

     

  • Oberflächencharakterisierung

     

  • Oberflächenmodifizierung

 

 

Weitere Informationen

 

Artikel: Dünnstschichten - Maßgeschneiderte Organische Oberflächen