Plasmonische Nanopartikel und Halbleiternanopartikel – Es kommt nur manchmal auf die Größe an!

Nanopartikel sind definiert als Partikel im Größenbereich von 1–100 Nanometer (nm). Ein Nanometer ist dabei ein millionstel Millimeter. Besonderes Interesse erfahren diese Partikel, da sich ihre Eigenschaften erheblich von größeren Partikeln aus dem gleichen Material unterscheiden.

Die neuen Eigenschaften können dabei häufig nützlich sein und werden heute bereits in einigen marktreifen Anwendungen ausgenutzt (plasmonische Nanopartikel z.B. in Coronaschnelltests, Halbleiternanopartikel z.B. in modernen Fernseherdisplays oder Sonnencremes). Ebenso sind jedoch auch mögliche neue potenziell gefährliche Eigenschaften in diesem Größenbereich zu beachten und zu untersuchen (Toxizität von Nanopartikeln).

In dieser ersten Vorlesung dieser Ringvorlesung werden die physikalischen und chemischen Grundlagen der Eigenschaften und der Herstellung von Nanopartikeln möglichst einfach verständlich vorgestellt.

Insbesondere wird dabei ausführlich darauf eingegangen, in welchem Größenbereich die Partikel anfangen ihre Eigenschaften zu verändern und dass dieser Größenbereich je nach betrachteter Materialklasse stark variieren kann (so unterscheiden sich z.B. metallische bzw. plasmonische Partikel in ihrem größenabhängigen Verhalten deutlich von Halbleiterpartikeln).

Die neu auftretenden Eigenschaften werden erläutert und ihre Bedeutung für verschiedene Anwendungsszenarien wird diskutiert.

apl. Prof. Dr. Dirk Dorfs, Institut für Physikalische Chemie, Universität Hamburg

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