Einfache Synthese neuartiger Nanomaterialien
Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Development of hybrid nanostructures for photocatalysis and fuel cell applications" (HYBRID NANOMATERIALS) produzierten und charakterisierten eine Auswahl von Metalloxid- und Metallsulfid-Nanomaterialien. Die Arbeit führte zu fünf Veröffentlichungen in durch Experten geprüften wissenschaftlichen Fachzeitschriften. Das Team demonstrierte die einfache Ein-Schritt-Synthese von einigen Metalloxid-Nanomaterialien aus Single-Source-Precursoren mithilfe thermischer Zersetzung. Die Produkte beinhalteten dicht gepackte Schichten aus Kupfernanokristallen, Kupferoxid-Nanopartikel und poröse Manganoxid-Nanodrähte. Auf ähnliche Weise führte eine Veränderung der Reaktionsbedingungen zur Kontrolle über Form und Produktion von Eisenoxidrechtecken und gürtelartigen Strukturen, Kobaltoxid-Nanofasern und Zinnoxid-Nanodrähten. Die Forscher stellten zudem mehrere Metallsulfid-Nanostrukturen durch thermische Zersetzung eines Single-Source-Precursors her. Diese umfassten Zinnsulfid-Nanodrähte sowie eine Hybridstruktur aus Cadmiumsulfid (CdS) und Zinkoxid (ZnO). Für diese Hybridstruktur wurde eine vertikal ausgerichtete Anordnung von ZnO-Nanodrähten mit CdS gefüllt. Ultradünne Wolframoxid-Nanodrähte erwiesen sich als vielversprechend für zahlreiche Anwendungen für Sensoren, Solarzellen und elektrochemische Geräte, bei denen die optischen Eigenschaften mit elektrischer Spannung gesteuert werden. Die Wissenschaftler produzierten und charakterisierten zudem Flüssigphasen-Nanodrähte. Diese lagerten sie anschließend auf Indiumzinnoxid (ITO) ab, das Endprodukt könnte bei elektrochemischen Geräten Anwendung finden. Die Nanodrahtsynthese verlieh Kontrolle über Länge und Durchmesser durch Anpassung der drei Reaktionskomponenten und der Reaktionsbedingungen. Die Schichten auf ITO wiesen vielversprechende optische Eigenschaften und Stabilität auf, was einer Weiterentwicklung zur Anwendungen bei Bildschirmen und intelligenten Fenstern den Weg ebnet. Die Forscher konnten außerdem mit Erfolg Hybridnanostrukturen aus Metall-ZnO-Nanopyramiden synthetisieren, bei denen das Metall entweder an der Grundfläche oder der Spitze angebracht werden kann. Dies stellt den ersten bekannten Fall dar, in dem Nanopyramiden aus ZnO mit Kupfer oder Silber dokumentiert wurden. Die kontrollierte Herstellung nanoskopischer Strukturen ist keine leichte Aufgabe. Die Wissenschaftler von HYBRID NANOMATERIALS konnten dies mit einfachen Prozessen erreichen und eine Vielzahl von Nanomaterialien mit wichtigen industriellen Anwendungsmöglichkeiten produzieren. Durch diese Technologie sollten Verarbeitungszeit und -kosten gesenkt und die Produktzuverlässigkeit verbessert werden, um die Wettbewerbsfähigkeit der EU im Bereich der Nanotechnologie zu steigern.
Schlüsselbegriffe
Nanomaterialien, Hybridnanostrukturen, Photokatalyse, Brennstoffzellenanwendungen, Hybridnanomaterialien
