Home | deutsch  | Legals | Data Protection | Sitemap | KIT

Herstellung und Charakterisierung maßgeschneiderter AZO-Nanopartikel mittels Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS)

Herstellung und Charakterisierung maßgeschneiderter AZO-Nanopartikel mittels Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS)
chair:experimentell
type:Bachelor- oder Masterarbeit
time:ab sofort
tutor:

Julian Ungerer

Motivation:
Die vielfältigen Anwendungsgebiete von Aluminium-dotierten Zinkoxid(AZO) Nanopartikel, wie z.B. in den Bereichen Dünnschicht-Solarzellen, Displays oder Leuchtdioden, erfordern eine Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Nanokristallen mit maßgeschneiderten Partikelgrößen und –formen. Beide beeinflussen maßgeblich die Eigenschaften der späteren Produkte und ermöglichen dadurch die Erzielung einer optimalen Performance. Hierzu wird ein grundlegendes Verständnis zwischen den Syntheseparametern und den dabei resultierenden Partikeleigenschaften vorausgesetzt.

Hintergrund:
Bei der Partikelsynthese handelt es sich um einen nicht-wässrigen Sol-Gel Prozess, der eine sehr  gute  Kontrolle des Partikelwachstums bei geringer Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht. Dadurch weist das Produkt bei moderaten Reaktionstemperaturen (T=80-200°C) eine hohe Kristallinität, enge Partikelgrößenverteilungen und einen regelbaren Dotierungsgrad auf. Dem verwendeten Lösungsmittel steht in dieser Flüssigphasensynthese eine besondere Rolle zu, da eine Anlagerung der Lösemittelmoleküle an der Partikeloberfläche einerseits eine Steuerung der Partikelgröße und –morphologie ermöglicht und andererseits für eine gewisse Stabilität der entstandenen Partikel sorgt. Aus Vorarbeiten konnte bereits gezeigt werden, dass durch eine geeignete Wahl des verwendeten Lösungsmittels sowohl elongierte als auch sphärische AZO-Nanopartikel hergestellt werden können (siehe Abbildung 1).

 

Abbildung 1: TEM-Aufnahmen elongierter (links) und sphärischer (rechts) AZO-Nanopartikel.

Aufgabenstellung:
Im Rahmen der hier ausgeschriebenen Abschlussarbeit soll eine Synthese definierter AZO-Nanopartikel mit anschließender Charakterisierung durchgeführt werden. Hierbei soll der Einfluss der Synthesebedingungen (Lösungsmittel, Temperatur, Eduktkonzentrationen etc.) auf die Partikeleigenschaften (Partikelgröße; Partikelmorphologie; Oberflächenrauigkeiten etc.) messtechnisch genauer untersucht und entsprechende Abhängigkeiten abgeleitet werden. Zudem sollen zeitaufgelöste Untersuchungen erfolgen, um neue Erkenntnisse bezüglich der Reaktionskinetik zu erlangen. Darüber hinaus können im Rahmen des Post-Processing Konzepte zur Aufreinigung und Stabilisierung der AZO-Nanopartikel im Anschluss an die Synthese erarbeitet werden.

Für die messtechnische Untersuchung steht die hier am Institut entwickelte SAXS-Laborkamera zur Verfügung, die mithilfe der Röntgenkleinwinkelstreuung (engl. Small Angle X-Ray Scattering, SAXS) strukturelle Partikeleigenschaften in wässrigen und trockenen Medien auf nanoskaliger Ebene (1-100nm) auflöst. Zur Validierung der Messergebnisse stehen zudem TEM und Dynamische Lichtstreuung (DLS) zur Verfügung.

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf experimentellen Untersuchungen. Art und Umfang der Arbeit können gerne auf individuelle Interessen und Studienschwerpunkte angepasst werden. Falls dieses Thema dein Interesse geweckt haben sollte, kannst du jederzeit gerne bei mir vorbeischauen oder mir eine Mail schreiben.

Kontakt:        
M.Sc. Julian Ungerer
Tel.: 0721/608-44140
E-Mail: julian.ungerer@kit.edu
Gebäude 30.48 (MZE), Raum 101 (1.OG)