Angewandte Physikalische Chemie & Molekulare Nanotechnologie Prof. Dr. Andrey Turchanin Forschungsschwerpunkte • Maßgeschneiderte Synthese von neuartigen zweidimensionalen (2D) Materialien: organische Monolagen, Graphen, Kohlenstoffnanomembranen, Übergangsmetall-Dichalkogenide, laterale Heterostrukturen, van-der-Waals-Heterostrukturen, biofunktionale Oberflächen • Spektroskopische und mikroskopische Charakterisierung von organischen und anorganischen 2D-Materialien bis in den Nanometerbereich zur Untersuchung ihrer Wachstumsmechanismen sowie ihrer elektronischen, photonischen und optoelektronischen Eigenschaften sowie ihrer Biokompatibilität • Verwendung von 2D-Funktionsmaterialien in neuartigen Bauteilen: Sensoren für die hochspezifische und hochsensitive Detektion von Biomarkern, neuartige photonische, elektronische und optoelektronische Bauteile, Nanomembranen für Gastrennung, künstliche Photosynthese und Anwendungen in Energiespeicherung 116 — FORSCHUNG Die elektronenstrahl-induzierte Synthese molekularer zweidimensionaler (2D) Materialien stellt eine flexible Methode zur Herstellung funktionaler Nanomaterialien mit maßgeschneiderten chemischen und physikalischen Eigenschaften dar [1]. Mithilfe komplementärer spektroskopischer und mikroskopischer Techniken analysieren wir die elektronenstrahl-induzierten Reaktionsmechanismen in organischen Monolagen bis in den Nanometerbereich [2]. Durch gezieltes molekulares Design der Vorläufermoleküle lassen sich Nanomembranen mit einer Schichtdicke von etwa 1 nm und Porengrößen unter 0,5 nm herstellen. Diese Membranen weisen einzigartige Eigenschaften auf und sind vielversprechend für Anwendungen als Separationsmembranen in Hochleistungsbatterien sowie zur Nanoseparation von Gasen. Dank der präzisen Synthese lassen sich extrem hohe Energieeffizienz und eine Selektivität von etwa Elektronenstrahl-induzierte Synthese von funktionalen 2D molekularen Nanomembranen 200.000 für die Trennung von Wasserstoff und Wasser bei Raumtemperatur realisieren [4-5] (Abb. 1). [1] D.M. Cegiełka et al. (2024): Electron Beam Induced Modification of N-Heterocyclic Carbenes – Carbon Nanomembrane Formation. J. Phys. Chem. Lett., DOI: 10.1021/acs.jpclett.4c01705. [2] D. K. Patel et al,. (2023): Macropolyhedral syn-B18H22, the “Forgotten” Isomer. J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.3c05530. [3] S. Rajendran et al. (2024): Regulating Li-ion Transport through ultrathin molecular membrane to enable high-performance all-solidstate-battery. Small, DOI: 10.1002/smll.202303625. [4] V. Stroganov et al., (2023): Gas transport mechanisms through molecularly thin membranes. Small, DOI: 10.1002/smll.202300282. [5] V. Stroganov et al. (2024): Tailored permeation through ~1 nm thick carbon nanomembranes by subtle changes in their molecular design. Small, DOI: 10.1002/smll.202406526. Abb. 1. Kohlenstoffnanomembranen mit 1 nm Schichtdicke mit selektiver gas Permeation [4-5].
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