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Für neue Bio-Anwendungen Quantenpunkte vereinen

Forscher untersuchten die Zusammenlagerung und Funktionalisierung verschiedener achtkerniger Zinksulfid- (ZnS) Nanocluster. Diese kristallinen Nanocluster sind wichtig für die Untersuchung von Quanten-Confinement-Effekten und interessant für Anwendungen als Biomarker oder Biosensoren.
Für neue Bio-Anwendungen Quantenpunkte vereinen
Quantenpunkte (QPs) sind Nanokristalle aus Halbleitermaterialien, deren elektronische Eigenschaften in enger Beziehung zu Größe und Gestalt ihrer Einzelkristalle stehen. Da die Größe der Kristalle und demzufolge ihre Leitfähigkeit während der Synthese gesteuert werden kann, sind sie beispielsweise schon für Transistoren, Solarzellen und Dioden-Laser verwendet worden. Ein neueres Forschungsgebiet ist die Nutzung von QPs für biologische Anwendungen.

Das EU-finanzierte Forschungsprojekt "New frontiers in quantum dots science: Assembly and functionalisation" (NEWQDS), führte zu neuen Erkenntnissen über verschiedene QP-Konfigurationen, die aus stöchiometrischen kristallinen Nanoclustern entstanden sind. Man erforschte ihre optischen Eigenschaften und ihre mögliche Verwendung als multifunktioneller Werkstoff.

Ein wichtiger Durchbruch bei dem auf drei Jahre angelegten Projekt war die supramolekulare Zusammenlagerung von Zn-S-Clustern und Lipid-Zwischenschichten, die ohne Störung der Kristallmorphologie ihre Integrität bewahren. Dies hat das Verständnis der dissipativen Selbstorganisation verbessert und den Forschern ermöglicht, einen neuen Typ einer Membran/Lipid-Doppelschicht-Phasenzustandssonde zu entwickeln. Die Technik verspricht eine kostengünstige Herstellung kristalliner Molekül-Cluster, die sich für viele biologische Alltagsanwendungen eignen.

Ein weiteres Ziel der Forschung war die Herstellung stabilerer kristalliner Polyoxometalat- (POM-) Cluster; hierbei wurden etliche Hybridwerkstoffe so ausgebildet, dass sie eine robuste Struktur und eine hohe thermische Stabilität aufweisen.

Inzwischen wurden Fortschritte bei der Charakterisierung von kristallinen Legierungen von Polyoxometalaten erzielt, wobei sehr gut reproduzierbare Synthesemethoden für diese vielseitig anpassbaren Werkstoffe erarbeitet wurden.

NEWQDS hat das Wissen über POMs und ihre Bildung vorangebracht. Da die Eigenschaften dieser modernen Werkstoffe für Fotovoltaikzellen, Batterien und Doppelkatalyse-Anwendungen sehr interessant ist, wird das Projekt dazu beitragen, Innovation und Leistungsfähigkeit der Industrie neuen Schwung zu geben.

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