Arbeitsgruppe Chemische Physik

Herstellung und Trennung von Kohlenstoff-Nanonöhrchen (F. Hennrich)

Unsere Forschungsarbeit ist auf die Herstellung von einwandigen Kohlenstoff-Nanonröhrchen (Single Wall Carbon Nanotubes; SWNTs) mittels Chemische Dampfzersetzung (Chemical Vapor Decomposition; CVD) und deren Sortierung nach Länge und Durchmesser (n, m) ausgerichtet. SWNTs weisen herausragende physikalische und chemische Eigenschaften auf, die sie zu ausgezeichneten Kandidaten für eine Reihe von Anwendungen von Elektronik, Photonik, Sensorik bis hin zu Energieumwandlung machen. Bislang kann bei der SWNT-Synthese noch nicht selektiv nur eine spezielle (n, m)-Variante hergestellt werden. Zudem hängt deren Leistungsfähigkeit bei den verschiedenen Anwendungen sehr stark von ihrer chemischen Reinheit ab. Aus diesem Grunde ist eine Nachbearbeitung einschließlich Sortierung der SWNTs für ihre Integration als aktive Komponente es Baueelements erforderlich. Diese (n, m)-Sortierung erfolgt in einem effizienten, skalierbaren, zerstörungsfreien, auf nicht-kovalenten und spezifischen Wechselwirkungen beruhenden selektiven Prozess z.B. über Polymerumhüllung.

Nano-Kohlenstoff-Materialien (S. Malik)

• - Chemische Gasphasenabscheidung (CVD) von vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Vertically Aligned Carbon Nanotubes, VANTAs)
• - Graphen-Synthese durch Interkalation von kochorientiertem pyrolytischem Graphit (Highly Ordered Pyrolytic Graphite, HOPG)
• - Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit verzweigten Mehrfachwandungen (Branched-Multi-Walled Carbon Nanotubes, b-MWCNTs)

Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon nanotubes, CNTs) haben atomar glatte Oberflächen und bilden keine kovalenten Bindungen mit Kompositmatrixmaterialien. CNTs mit verzweigten Mehrfachwandungen eröffnen daher neue Möglichkeiten für ein mechanisch belastbares Kompositmaterial, das sowohl in bereits existierenden kommerziellen Anwendungen in Materialien für Elektrostatische Entladungen (ESD) als auch in potentiellen Anwendungen in Superkondensatoren, Solarzellen und Li-Ionen-Batterien eingesetzt werden könnte.