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Forschungsabteilung Funktionale Grenzflächen

Funktionale Grenzflächen zwischen Festkörpern und Molekülen spielen eine zentrale Rolle für die Entwicklung von Materialien z. B. für eine optische Sensorik oder die Umwandlung von Licht in speicherbare Energieformen. Nicht nur den Aufbau solcher Grenzflächen sondern auch deren detaillierte materialwissenschaftliche und spektroskopische Charakterisierung hat sich die Forschungsabteilung zum Ziel gesetzt.

Forschungsschwerpunkt

Im Mittelpunkt der Forschung stehen Halbleiter- und Metalloxidnanostrukturen und dünne Schichten, deren großes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis diese Strukturen für die Adsorption von Analytmolekülen und somit für sensorische Anwendungen aus dem Bereich der medizinischen- und Umweltanalytik prädestiniert. Die Funktionalisierung von Halbleiternanostrukturen mit molekularen Sensibilisatoren für die Absorption von sichtbarem Licht führt zu Molekül-Halbleiter-Grenzflächen, die als aktive Einheit in Solarzellen der neuen Generation integriert werden können. Die fotogetriebenen Prozesse, die die Funktionen der Grenzflächen letztendlich bestimmen, werden in der Forschungsabteilung charakterisiert. So wird ein grundlegendes Verständnis der funktionsbestimmenden Prozesse auf molekularer Ebene erreicht, das dann wiederum als Rückkopplung zur Entwicklung der funktionalen Grenzflächen dient. Neben Halbleiter-Molekül-Grenzflächen nimmt die Forschungsabteilung auch intramolekulare Wechselwirkungen spektroskopisch in den Blick, die die Funktion einzelner kleiner Moleküle, z.B. als optische DNA-Sensoren, bestimmen.

Die Forschungsabteilung liefert neben grundlegende Aussagen zur Herstellung und Charakterisierung von komplexen Halbleiter-Nanostrukturen und -Schichten, deren molekularer Funktionalisierung insbesondere auch ein detailliertes Verständnis der Photophysik von Molekülen und Materialien, die im Forschungsprofil des IPHT eine wesentliche Rolle spielen. So wird z. B. daran gearbeitet ein grundlegendes Verständnis der Photophysik von Molekülen und Materialien für (bio)photonisch-technologische Anwendungen zu erlangen und auf dieser Basis deren Funktionalität weiter zu optimieren.

Wissenschaftliches Spektrum

Das wissenschaftliche Spektrum der Forschungsabteilung umfasst neben der Herstellung, Charakterisierung und Integration von  Halbleiter-, Metall- und Oxidmaterialien-Nanostrukturen auch eine Reihe von optisch-spektroskopischen Verfahren zur Untersuchung fotogetriebener Prozesse in Halbleiternanostrukturen, Molekülen und molekular funktionalisierten Festkörperoberflächen. In zunehmendem Maße wird die Forschungsabteilung sich der Herausforderung stellen, den Schritt zur Bauelementintegration und zu der dafür nötigen Grundlagenforschung zu gehen. Dies geschieht in Kooperation mit anderen Forschungsabteilungen am Leibniz Institut für Photonische Technologien, sowie anderen Forschungseinrichtungen und Industriepartnern.

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