Verbesserte Nanopartikel - bessere Verbundwerkstoffe
Die Methode der Nanopartikelsynthese durch Laserablation in Flüssigkeiten ermöglicht eine direkte, einstufige Funktionalisierung der herzustellenden Nanopartikel. Kritische Parameter sind die Auswahl einer geeigneten Flüssigkeit, in welcher die Ablation stattfindet sowie die richtigen Laserablationsparameter. Das Verfahren kann zum Einsatz kommen, um Größe und Größenverteilung der Nanopartikel durch die Einstellung der Ablationszeitdauer abzustimmen. Bei dem Verfahren müssen keine toxischen und brennbaren chemischen Vorprodukte zur Synthese der Nanomaterialien verwendet werden und die Möglichkeit der Synthese von Nanopartikeln, die frei von Oberflächenliganden sind, wird vermieden. Ein weiterer Vorteil ist die allgemeine Unkompliziertheit des Verfahrens. Unter Zuhilfenahme dieses Systems stellte das EU-finanzierte Projekt Omalanp ("Tuning the properties of organic materials by the incorporation of nanoparticles produced by laser ablation") Nanopartikel aus Silizium (Si) und anderen Halbleitermaterialien wie Cadmium-Tellur (CdTe) und Zinkoxid (ZnO) her und charakterisierte diese. Kolloidale Lösungen dieser Nanopartikel konnten direkt mit Polymeren gemischt werden, um Polymer-Nanopartikel-Verbundwerkstoffe herzustellen. Die Nanokomposite wurden mittels Spin-Coating als dünne Schichten auf geeignete Substrate wie Glas oder Polyethylenterephthalat (PET) aufgebracht, die üblicherweise bei flexiblen organischen elektronischen Bauelementen zum Einsatz kommen. Für ZnO-Nanopartikel, eingebaut in das Polymer PEDOT/PSS (Poly(3,4-ethylenedioxythiophen), oxidiert mit Poly(4-styrolsulfonat)) - eine übliche Anodenelektrode bei flexiblen organischen Bauelementen - wurde festgestellt, dass die elektrischen Eigenschaften des Polymers speziell auf eine Verdoppelung der elektrischen Leitfähigkeit abgestimmt werden konnten. Die Oberflächenmorphologie der dünnen Kompositschichten konnte durch Bildgebung per Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy, AFM) charakterisiert werden. Die in diesem Projekt durchgeführten Arbeiten werden möglicherweise erhebliche gesellschaftliche Auswirkungen haben. Das eingesetzte Verfahren ist umweltfreundlich, was ein wichtiger Beitrag zur Einführung einer "grünen" Technologie zur Nanomaterialsynthese sein könnte. Außerdem handelt es sich um eine einfache, schnelle und unkomplizierte Methode zur Nanopartikelsynthese, die überdies die direkte einstufige Funktionalisierung des Nanopartikel-Produkts ermöglicht. Hier wiederum ergeben sich Kosten- und Ressourceneinsparungen, die große wirtschaftliche Auswirkungen - vor allem auf den möglichen Einsatz der Technologie im industriellen Umfeld - haben dürften.
