Gruppe Azina: Nanostrukturen & Komplexe Materialien
Zielsetzung
Die unabhängige multidisziplinäre Arbeitsgruppe “Nanostrukturen & Komplexe Materialien”, geleitet von Dr. Clio Azina, JPI Fellow 2021, erforscht und entwickelt neuartige multifunktionale Werkstoffe für Energie- und Medizintechnikanwendungen .
Ziel der Forschungsaktivitäten ist die Entwicklung
- umweltfreundlicher Produktionsprozesse zur Realisierung von Nanostrukturen,
- neuartiger Materialien als Ersatz für kritische Werkstoffe.
Die Arbeitsgruppe forscht an der Schnittstelle von Chemie und Physik und kombiniert unterschiedliche Synthesemethoden zur Herstellung von Dünnschichten, Nano-Objekten und Vollmaterialien.
Sputtern auf Flüssigkeiten
Die aktuellen Forschungsaktivitäten umfassen die Entwicklung eines nachhaltigen Herstellungsprozesses von nanopartikeln durch Sputtern auf flüssige Substrate.
Schwerflüchtige Flüssigkeiten wie pflanzliche Öle, ionische Flüssigkeiten sowie bestimmte Polymere eignen sich als Lösungsmittel für die Bildung und Dispersion metallischer und keramischer Nanopartikel.
Darstellung der SoL-Prozessroute:
I. Bereitstellung und Positionierung des Flüssigsubstrats in der Vakuumkammer,
II. Sputter-Prozess: Abscheidung aus der Gasphase auf Substrat
III. Kolloidale Suspension von Silber-Nanopartikelnauf Rizinusöl. STEM-Bilder der synthetisierten Silber-Nanopartikel (dunkle Bereiche).
Antibakterielle (Nano)Kompositschichten
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Beschreibung der Bildungsmechanismen von mittels Co-Sputtering hergestellter Nanokompositschichten.
Die Beeinflussung der energetischen Prozessparameter erlaubt hier die gezielte Einstellung der Zusammensetzung, Phasenbildung und Mikrostruktur und damit die Design von Dünnschichten mit maßgeschneiderten Eigenschaftsprofilen.
Metallic glass: Ag (nanocomposites) produced by co-sputtering from a compound target (metallic glass) and elemental Ag target. The temperature and substrate bias potential applied during depositions affect the microstructure and Ag distribution in the coating, which in turn affects the overall electrical conductivity of the coating.
[Steinhoff, M.K.; Holzapfel, D.M.; Karimi Aghda, S.; Neuß, D.; Pöllmann, P.J.; Hans, M.; Primetzhofer, D.; Schneider, J.M.; Azina, C. Ag Surface and Bulk Segregations in Sputtered ZrCuAlNi Metallic Glass Thin Films. Materials 2022, 15, 1635, doi:10.3390/ma15051635]
TiO2:Ag-Nanokomposit, hergestellt mittels Co-Sputtern von Ti and Ag in reaktiver O2-Atmosphäre. Nach Auslagerung bei 700 °C bilden sich Ag-Ausscheidungen. In der REM-Aufnahme ist die Ag-Ausscheidung von einer SiO2Schicht überdeckt.
Chemisch komplexe Wärmedämmschichten
Zielsetzung hier ist die Entwicklung chemisch komplexer Oxid-Dünnschichten mit niedriger thermischer Leitfähigkeit.
Der Einfluss der Atomradien, Elelktronenkonfiguration und der Koordinationszahl verschiedener Metalle auf die Phasenbildung, die thermischen Eigenschaften und die thermische Stabilität vielversprechende komplexe Oxide mit bis zu 5 Metallen wird untersucht.