FORSCHUNG — 117 Abb. 2. Metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) von MoS2-Monolagen auf Au (111) (links). Strukturanalyse mit atomarer Auflösung durch Rastertunnelmikroskopie (STM) und niederenergetische Elektronenbeugung (LEED) zur präzisen Bestimmung der Gitterkonstanten (rechts) [7]. Maßgeschneiderte Synthese und nanoskalige Erforschung von 2D-Übergangsmetall-Dichalkogeniden Neue photonische Phänomene in 2D-Materialien und ihrer Anwendung in Bauelementen Abb. 4. Schematische Darstellung einer universellen Biosensor-Plattform basierend auf Feldeffekttransistoren aus Graphen/Kohlenstoff-Nanomembran Van-der-Waals-Heterostrukturen [15]. Die maßgeschneiderte Synthese von 2D-Materialien ermöglicht die Entdeckung und Erforschung neuer photonischer Phänomenen wie Bildung und Transport von Exzitonen sowie Realisierung von neuartigen Bauelementen wie exzitonische Dioden und Linsen, Photodetektoren [9-13]. [9] S.B. Kalkan et al. (2023): High-performance monolayer MoS2 fieldeffect transistors on cyclic olefin copolymer-passivated SiO2 gate dielectric. Adv. Opt. Mater., DOI: 10.1002/adom.202201653. [10] R. Rosati et al. (2023): Interface engineering of charge-transfer excitons in 2D lateral heterostructures. Nat. Commun., DOI: 10.1038/ s41467-023-37889-9 . [11] H. Lamsaadi et al. (2023): Kapitza-resistance-like exciton dynamics in atomically flat MoSe2-WSe2 lateral heterojunction. Nat. Commun., DOI: 10.1038/s41467-023-41538-6. [12] T. Bucher et al. (2024): Influence of resonant plasmonic nanoparticles on optically accessing the valley degree of freedom in 2D semiconductors. Nat. Commun., DOI: 110.1038/s41467-024-54359-y. Abb. 3. Funktion des MoS2-baiserten Feldeffekttransistors mit einen Rekordwert der Photoempfindlichkeit bei Raumtemperatur [9]. 2D-Materialien basierte Biosensoren für hochempfindliche und spezifische Detektion von Biomarkern d) 2D-Übergangsmetall-Dichalkogenide weisen eine Vielzahl einzigartiger physikalischer und chemischer Eigenschaften auf, die sie für Anwendungen in der Photonik, Elektronik und Katalyse besonders attraktiv machen. Wir erforschen die chemische Gasphasenabscheidung als maßgeschneiderte Synthesemethode zur präzisen Kontrolle ihrer Struktur bis in den Nanometerbereich (Abb. 2). [6] J. Picker et al. (2024): Structural and electronic properties of MoS2 and MoSe2 monolayers grown by chemical vapor deposition on Au (111). Nanoscale Adv., DOI: 10.1039/d3na00475a. [7] J. Picker et al. (2024): Low defect density in MoS2 monolayers grown on Au(111) by metal-organic chemical vapor deposition. Micron, DOI: 10.1016/j.micron.2024.103708. [8] Z. Gan et al. (2024): Wafer scale and substrate-agnostic growth of MoS2 nanowalls for efficient electrocatalytic hydrogen generation in acidic and alkaline media. Mater. Today Catalysis, DOI: 10.1016/ j.mtcata.2024.100060. Feldeffekttransistoren auf Basis der Van-derWaals-(vdW)-Heterostruktur aus einlagigem Graphen und einer etwa 1 nm dicken molekularen Kohlenstoff-Nanomembran (CNM) werden zur Detektion von Biomarkern in klinischen Proben eingesetzt. Die Funktionalisierung der CNMs mit biostabilen Aptameren in ihrer nicht-natürlichen L-Konfiguration ermöglicht eine hochspezifische und schnelle Erkennung des entzündungsfördernden Mediators CXCL8/IL-8 im Konzentrationsbereich von 0,5–500 pM [14-15] (Abb. 4). [14] H. R. Rasouli et al. (2023): Critical point drying of graphene fieldeffect transistors improves their electric transport characteristics. Small Methods, 10.1002/smtd.202300288. [15] D. Kaiser et al. (2024): Ultrasensitive detection of chemokines in clinical samples with graphene-based field-effect transistors. Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.202407487. [13] A. Md. Hoque et al. (2024): CVD-grown semiconductor/graphene van der Waals heterostructure field-effect transistors. npj 2D Mater. Appl., DOI: 10.1038/s41699-024-00489-2.
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