Projektbeschreibung
Wie dreidimensionales Drucken und zweidimensionale Nanomaterialien die Terahertz-Detektionstechnologie verbessern
Der Terahertz-Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums ist als letzter noch weitgehend ungenutzt. Die zwischen den Mikrowellen- und Infrarotwellenlängenbereichen liegende Terahertzstrahlung ist nicht ionisierend, durchdringt viele undurchsichtige Materialien und kann außerdem molekulare und elektronische Bewegungen stimulieren. Dank dieser Eigenschaften ist sie beim Aufspüren von Sprengstoffen oder Waffen, bei der Erkennung von Krebs und beim nichtinvasiven und gefahrlosen Nachweis einer Vielzahl biologischer und chemischer Bestandteile von Nutzen. Bislang wurde ihre kommerzielle Anwendung durch technische Probleme behindert, die Faktoren wie die Leistung und die Größe einschränken. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt 3D-AM-TERA integriert spannende zweidimensionale Nanomaterialien und hochmodernes dreidimensionales Drucken, um die einer weitreichenden Einführung im Wege stehenden Hindernisse zu überwinden.
Ziel
The terahertz (THz) region of the electromagnetic spectrum finds application in different areas such as security checks, biology, detection of drugs and explosives, imaging and astronomy. The state-of-the-art THz detectors lack high sensitivity, fast operation, and portability. The proposed work will explore the possibility of significantly advancing the THz radiation detection process by using 2D MXene materials combining advanced developments in two frontier research areas, 3D printing of 2D materials with dedicated investigation on their ultrafast far-field and near-field THz spectroscopic properties. MXenes are nanometer thick conductive sheets and their interaction with the THz radiation can be strengthened by arranging them into a 3D pattern. To address the concept of novel devices made of MXene sheets with enhanced light-matter interaction, I propose to develop 3D printing technology able to create a sample interaction area with specifically arranged 2D sheets in 3D structures exhibiting complex percolation pathways, where all the atoms will be exposed to the THz light. This will allow maximum photon absorption in the entire photoactive assembly and thereby maximum photocurrent generation.
The project will answer questions of key intrinsic parameters of layered MXenes (attached functional groups, doping, defects) and of the role of the 3D structuring for optimizing the THz response and, ultimately, to what extent the 3D printing of 2D MXenes can fill the THz gap in the development of novel devices.
Wissenschaftliches Gebiet
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