Nanocomposites


Unter Nanocompositen versteht man zunächst ganz allgemein Materialverbünde aus zu mindestens zwei unterschiedlichen Komponenten, deren charakteristische Abmessungen - Partikelgrößen und -abstände - nano-skalig sind. Die Eigenschaften von Nanocompositen hängen von den intrinsischen Eigenschaften der individuellen Komponenten, den Grenzflächen, den Abmessungen und der Anordnung der Partikel ab.
Ein typisches Beispiel für ein solches Komposit sind sogenannte Multilagen, eine periodische Stapelfolge von lateral ausgedehnten Schichten. Sind die Dicken der einzelnen Lagen hinreichend klein, so treten die typischen Effekte der dimensionalen Einschränkung auf, d.h. die elektronische und die phononische Bandstruktur ändern sich. Für solche Strukturen wird theoretisch vorhergesagt, dass sich Phononen in bestimmten Wellenlängenbereichen nicht ausbreiten können und so z.B. nicht zur thermischen Leitfähigkeit beitragen können.
Multilagen-ähnliche Strukturen entstehen häufig auch durch Selbstorganisation, indem man z.B. zwei geeignete Polymere vermischt. Die beiden Komponenten bilden dann Lamellen mit sehr definierten lateralen Abmessungen und Dicken aus, wobei an den Grenzflächen die beiden Komponenten durch kovalente Bindungen verbunden sind. In die einzelnen Lagen können nun gezielt Nanopartikel eines dritten Materials (z.B. SiO2) eingebettet werden. Der Trick besteht in diesem Fall darin, das einzubettende Partikel mit speziellen Molekülen an der Oberfläche zu versehen, die nur eine Einlagerung in eine der Polymerkomponenten erlaubt. Über Größe und Anzahl der Nanopartikel kann man nun die Eigenschaften des Komposites "tunen".
Projects A02 and A03