Kolloidale Monolagen

Ähnlich wie Frühstücksflocken auf Milch ordnen sich kolloidale Mikro- und Nanopartikel spontan an, wenn sie auf Wasser treiben. In unserer Gruppe nutzen wir dieses Verhalten, um mit minimalem Aufwand nanoskalige Strukturen zu erzeugen. Wir synthetisieren sowohl polymere als auch anorganische Partikel, lassen sie sich an der Luft-Wasser-Grenzfläche zusammenfügen und übertragen die Strukturen anschließend auf feste Substrate. Diese Muster finden Anwendung in Solarzellen oder dienen als Masken zur Herstellung von Nanodrähten und plasmonischen Nanostrukturen.

 

 

Weiche Partikel

Weiche Kern-Schale-Partikel zeigen ein faszinierendes Selbstorganisationsverhalten. In unserer Gruppe synthetisieren wir diese Partikel mit spezifischen molekularen Strukturen, um ihre Anordnung gezielt zu steuern. Unter Druck beobachten wir, dass sich die Partikel von einem hexagonalen Struktur zu „Ketten“- und „quadratischen“ Anordnungen verändern und schließlich bei höchster Kompression wieder in eine hexagonale Struktur zurückkehren. Dieses einzigartige Verhalten tritt auf, weil sich die weichen Schalen der Partikel bei Kompression teilweise überlappen.

 

 

Stimuli-Responsive Emulsionen

Öl und Wasser sind von Natur aus nicht mischbar, aber durch Emulsionen können sie kombiniert werden. In unserer Gruppe stabilisieren wir Emulsionen mit pH- oder temperaturabhängigen Mikrogel-Partikeln. Diese Partikel halten die Emulsion über lange Zeit stabil und brechen sie gezielt bei externen Stimuli auf. Diese Technik ermöglicht die präzise Freisetzung von Medikamenten und bietet viele Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen.

 

 

 

Kaffee Ring Effekt

Nach dem Verschütten von Kaffee bemerkt man oft einen ringförmigen Fleck, der von dem trocknenden Tropfen hinterlassen wird. Dies wird als Kaffee-Ring-Effekt bezeichnet und tritt bei allen Partikel Dispersionen auf. Für Anwendungen wie Beschichtungen und Tinten ist jedoch eine gleichmäßige Trocknung erforderlich. In unserer Gruppe entwickeln wir Methoden, um dies zu erreichen. Durch die Beschichtung der Partikel mit speziellen Polymeren können wir ihre Stabilität verbessern und sicherstellen, dass sie sich gleichmäßig verteilen, während die Flüssigkeit trocknet. Diese Technik funktioniert bei verschiedenen Partikeltypen und -größen und hat potenzielle Anwendungen in Alltagsprodukten.

 

 

Mikroskopische Zahnräder

Die Miniaturisierung mechanischer Maschinen ist entscheidend für den Fortschritt der Nanotechnologie, doch herkömmliche Zahnräder und Motoren stoßen bei Größen unter 0,1 mm an ihre Grenzen. Unsere Forschung stellt eine bahnbrechende Alternative vor: winzige Maschinen, die lediglich mit Licht angetrieben werden, basierend auf optischen Metaflächen. Dieser innovative Ansatz ermöglicht es uns, Maschinen mit einer Größe von nur wenigen Mikrometern zu bauen und äußerst präzise zu steuern. Unsere lichtgetriebenen Metamaschinen eröffnen spannende Möglichkeiten für zukünftige Anwendungen im Mikro- und Nanomaßstab.