Funktionelle Nanokompositen

Plasmabasierte Abscheidetechniken eröffnen vielseitige Wege zur Herstellung funktioneller Nanokomposite, die eine Anordnung mehrerer nanoskaliger Komponenten, wie z. B. Nanopartikel, enthalten. Am INP werden im Forschungsschwerpunkt „Oberflächen & Materialien“ innovative Ansätze zur Herstellung funktioneller Nanokomposite mit Anwendungen in der bioinspirierten Elektronik, Sensorik und Photonik entwickelt.

Nanogranulare Materie, beispielsweise ein Netzwerk aus perkolierten Metall-Nanopartikeln, ist von besonderem Interesse für bioinspirierte Elektronik und für potenzielle Anwendungen als physikalische Reservoirs für In-Materia-Reservoir-Computing. Mittels modernster Gasphasensynthese und Nanopartikel-Strahlabscheidung werden nanogranulare Netzwerke geschaffen, die sich an der Schwelle zur Perkolation befinden. Diese nanogranularen Netzwerke zeigen kollektives resistives Schalten mit dynamischen Übergängen zwischen mehreren Widerstandszuständen. Diese gehen auf lokale Umlagerungen in den Strompfaden im gesamten Netzwerk zurück. Um die Stabilität und die räumlich-zeitlichen Eigenschaften der Schaltvorgänge zu beeinflussen, können nanopartikuläre Systeme in Metalloxid-Dünnfilme oder flüssige Medien eingebettet werden.

Plasmapolymer-Nanokomposite sind für Bereiche wie Biosensoren, Optik und Mikroelektronik von Interesse. Diese Nanokomposite werden durch die Kombination von Monomeren, schichtbildenden Molekülen, mit metallischen und nichtmetallischen Nanopartikeln erhalten,  Insbesondere die Einbindung von Metall-Nanopartikeln, wie Gold, in plasmapolymerisierte (pp) Dünnschichten kann die Signalverstärkung für Biosensoren verbessern. Diese Verstärkung ist auf die hohe Leitfähigkeit, die katalytischen Eigenschaften, die Stabilität und die Biokompatibilität der Nanopartikel zurückzuführen, die die inhärente Funktion der pp-Filme bei der Immobilisierung von Biorezeptoren ergänzen.