Ein-Topf-Synthese von Nanokristallen

  • Die Kleinsten im Netz – Papierfasern mit Leuchtstoff-Nanopartikeln. Quelle: CFNDie Kleinsten im Netz – Papierfasern mit Leuchtstoff-Nanopartikeln. Quelle: CFN

Das Team um Prof. Dr. Claus Feldmann vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat ein neues Verfahren entwickelt, um elektrisch leitende Nanopartikel aus Indium-Zinn-Oxid schnell und einfach zu synthetisieren. Ohne aufwändige Zwischenschritte werden damit gleichförmige und regelmäßige 10 - 15 nm große Kristalle produziert, die nicht verklumpen und sich leicht in wässrigen Medien dispergieren lassen. Als Lösungsmittel werden zur Synthese ionische Flüssigkeiten eingesetzt. Sie bestehen ausschließlich aus großen Kationen und Anionen, sind also ein wasserfreies, nicht-kristallines Salz. Sie sind bei Temperaturen zwischen -50 und +400°C flüssig und dabei chemisch stabil. Da sie kaum mit den gelösten Partikeln in Wechselwirkung treten, lassen sie sich bei der Aufreinigung der Produkte leicht entfernen. Diese Eigenschaft hat allerdings einen Nachteil: Neu gebildete Partikel werden nicht von einem Mantel aus Lösungsmittel-Molekülen umhüllt, der den Kontakt untereinander verhindert. Erhitzt man das Gemisch auf konventionelle Art, bilden sich daher wegen des Temperaturgefälles innerhalb der Lösung größere Komplexe, die sich anschließend nicht mehr trennen lassen. Verhindern lässt sich die Aggregation, indem die Probe in einer Mikrowelle in Sekunden gleichmäßig im ganzen Gefäß erhitzt wird. Die entstandenen Nanokristalle können mit konventionellen Techniken als unsichtbare Elektroden auf transparente, flexible oder hitzeempfindliche Materialien aufgedruckt werden. Mit dem inzwischen patentierten Verfahren können aber auch andere nanoskalige Partikel wie etwa lumineszierende Materialien hergestellt werden, die im sichtbaren Licht transparent sind, unter UV-Licht aber farbig leuchten.

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