Verbundprojekt: Erforschung hochempfindlicher, druckbarer Gassensoren für den Einsatz in der Lebensmittelüberwachung - ForMikro-SPES3; Teilvorhaben: Produktion und Funktionalisierung von BP und MoS2

Abstract

2D-Materialien haben in der Wissenschaft eine beeindruckende Begeisterung ausgelöst, da ihre mechanischen, elektrischen und optischen Eigenschaften überragend sind und sich auffallend von denen ihrer schichtförmigen Gegenstücke unterscheiden. Nach Graphen wurden zahlreiche atomar dünne Materialien isoliert oder synthetisiert, darunter Metallchalkogenide, geschichtete Doppelhydroxide und Bornitrid. In jüngster Zeit sind andere neuartige 2D-Materialien wie Schwarzer Phosphor und MXene (2D-Metallcarbide oder -nitride) aufgrund ihrer besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften wichtige Bausteine für die kommende Generation von nanostrukturierter Elektronik und multifunktionalen Geräten. Zu diesem Zweck ist die großtechnische Herstellung von 2D-Materialien mit hoher Reinheit oder mit spezifischen Funktionalitäten ein Schlüssel, um sowohl Grundlagenstudien als auch industrielle Anwendungen voranzutreiben. Unter den modernen Syntheseprotokollen ist die elektrochemische Exfoliation von Schichtmaterialien ein vielversprechender Ansatz, der eine hohe Ausbeute, große Effizienz, niedrige Kosten, einfache Instrumentierung und eine hervorragende Skalierbarkeit bietet. Bemerkenswerterweise ermöglicht das Spiel mit elektrochemischen Parametern nicht nur einstellbare Materialeigenschaften, sondern erhöht auch die Materialvielfalt von Graphen bis hin zu einem breiten Spektrum von 2D-Halbleitern. Ein weiterer wichtiger Aspekt von 2D-Materialien, die durch elektrochemische Exfoliation hergestellt werden, ist ihre Verarbeitbarkeit in Lösung, was ihre Integration in moderne Herstellungsprozesse wie R2R-Druck (d.h. Tintenstrahl- und Siebdruck) erleichtert. Im Rahmen des SPES3-Projekts hatten wir die folgenden Aufgaben:

Entwicklung neuartiger 2D-Materialien durch elektrochemische Exfoliation, einschließlich schwarzem Phosphor, MoS2, In2Se3, van-der-Waals-Heterostrukturen usw. und deren Tinten/Dispersionen. Funktionalisierung von 2D-Materialien. Großflächige Herstellung von 2D-Materialien für Anwendungen in der (Opto)Elektronik