A modified langmuir schaefer method for the creation of functional thin films

Promotie: dhr. R. Gengler, 13.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: A modified langmuir schaefer method for the creation of functional thin films

Promotor(s): prof.dr. P. Rudolf

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Veelbelovende nieuwe afzettingsmethode van wondermateriaal grafeen

Dit jaar ging de Nobelprijs voor natuurkunde naar de ontdekkers van grafeen, het materiaal van de toekomst. Grafeen is puur koolstof van één atoomlaag dik. Het heeft bijzondere eigenschappen, waaronder een elektrische geleidbaarheid vergelijkbaar met koper en een betere warmtegeleiding dan welk materiaal ook. Het is zeer sterk en houdt met zijn enkele atoomlaag gassen tegen.

Promovendus Regis Gengler heeft een nieuwe aanpak ontwikkeld die de afzetting van grafeen mogelijk maakt op een verscheidenheid van substraten met een dekking die naar believen kan worden gevarieerd, van geïsoleerde lagen tot een dicht opeengepakte 2D ordening.

In tegenstelling tot de momenteel meest gebruikte bereidingsprotocollen, die gebaseerd zijn op micromechanische splitsing, is de opbrengst van succesvolle afzetting van deze methode 100%, waardoor deze te kwalificeren is als een van de meest betrouwbare en veelbelovende hedendaagse methoden.

Laagdimensionale samenstellingen, waarin de orde en organisatie supramoleculaire principes volgen, hebben laten zien van opmerkelijke belang te zijn vanwege hun uitstekende fysische (fotofysische, elektrische) en/of chemische (katalyse, moleculaire scheiding) eigenschappen. Gengler ontwikkelde een eenvoudige methode voor de uitstekend gecontroleerde productie van op maat gemaakte functionele materialen door zelfassemblage te combineren met Langmuir-Schaefer depositie. Deze nieuwe aanpak vormt de basis van de door Gengler ontwikkelde toepassingstechniek voor grafeen.

Gengler toont ook aan hoe dezelfde methode het mogelijk maakt hybride materialen in elkaar te zetten die zijn gebaseerd op een enkele laag en/of meerdere lagen van kleiplaatjes als bouwstenen. In dit geval fungeren klei-nanosheets, afgezet op dezelfde wijze als grafeen, als 2D-sjabloon voor de reactie of het samenbinden van een aantal soorten gasten (hier C60, Ni8 moleculaire magneten, Pruisisch Blauw-analogen). Perfecte laag-voor-laag groei en de controle op moleculair niveau maken het mogelijk geheel nieuwe constructies te vormen, waarvan de uiteindelijke structuur is vastgelegd in de vorm en eigenschappen van de clusters of moleculen die worden gebruikt. Interessante nieuwe eigenschappen kwamen naar voren: er kunnen bijvoorbeeld 2 of 0D Pruisisch Blauw-analoge structuren worden gevormd die, anders dan 3D kristallen, nieuwe superparamagnetische-spin glas eigenschappen met hoge glastemperatuur-blokkeringtemperature laten zien. Tot slot laat Grengler in zijn proefschrift zien hoe de bereidingsmethode invloed heeft op de morfologie van organo-klei assemblage.

Regis Grengler (België, 1984) studeerde natuurkunde in Namen (België). Zijn propotieonderzoek deed hij aan de Rijksuniversiteit Groningen, Zernike Institute for Advanced Material (ZIAM). Inmiddels werkt hij als postdoc bij het Centre for Free Electron Laser @ Desy in Hamburg