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Layered functional materials - beyond 'graphene'

Projektbeschreibung

DEENESFRITPL

Rationales Design von Materialien „jenseits von Graphen“ ermöglicht innovative Geräte

Graphen, eine einfache Lage von Kohlenstoffatomen, die in einem bienenwabenförmigen Gitter angeordnet sind, wurde 2004 entdeckt. Die Entdeckung dieses Wundermaterials führte zur Verleihung des Nobelpreises für Physik im Jahr 2010. Seither wurden nur vier weitere Mitglieder der Graphen-Familie entdeckt, von denen keines die geringe Bandbreite von handelsüblichem Silizium aufweist. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts BEGMAT wird eine umfassende Strategie erarbeitet, um Materialien „jenseits von Graphen“ auf kontrollierte Weise durch kovalente organische Chemie aus reichlich vorhandenen Vorläuferstoffen zu konstruieren, ohne auf Metalle und kritische Rohstoffe zurückzugreifen. Das Projekt wird die Beziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften aufklären und wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung von geschichteten funktionellen Werkstoffen und Verfahren für die Gerätefertigung liefern.

Ziel

There is an apparent lack of non-metallic 2D-matrials for the construction of electronic devices, as only five materials of the “graphene family” are known: graphene, hBN, BCN, fluorographene, and graphene oxide – none of them with a narrow bandgap close to commercially used silicon. This ERC-StG proposal, BEGMAT, outlines a strategy for design, synthesis, and application of layered, functional materials that will go beyond this exclusive club. These materials “beyond graphene” (BEG) will have to meet – like graphene – the following criteria:
(1) The BEG-materials will feature a transfer of crystalline order from the molecular (pm-range) to the macroscopic level (cm-range),
(2) individual, free-standing layers of BEG-materials can be addressed by mechanical or chemical exfoliation, and
(3) assemblies of different BEG-materials will be stacked as van der Waals heterostructures with unique properties.
In contrast to the existing “graphene family”,
(4) BEG-materials will be constructed in a controlled way by covalent organic chemistry in a bottom-up approach from abundant precursors free of metals and critical raw materials (CRMs).
Moreover – and unlike – many covalent organic frameworks (COFs),
(5) BEG-materials will be fully aromatic, donor-acceptor systems to ensure that electronic properties can be addressed on macroscopic scale.
The potential to make 2D materials “beyond graphene” is a great challenge to chemical bond formation and material design. In 2014 the applicant has demonstrated the feasibility of the concept to expand the “graphene family” with triazine-based graphitic carbon, a compound highlighted as an “emerging competitor for the miracle material” graphene. Now, the PI has the opportunity to build a full-scale research program on layered functional materials that offers unique insights into controlled, covalent linking-chemistry, and that addresses practicalities in device manufacture, and structure-properties relationships.

Wissenschaftliches Gebiet

Programm/Programme

Thema/Themen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

ERC-2015-STG

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Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Netto-EU-Beitrag
€ 1 198 977,50
Adresse
UNTER DEN LINDEN 6
10117 Berlin
Deutschland

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Region
Berlin Berlin Berlin
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 198 977,50

Begünstigte (2)

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Letzte Aktualisierung: 10 März 2023

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Permalink: https://cordis.europa.eu/project/id/678462/de

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