Arbeitsgruppe PD Dr. Dirk Dorfs

Die Arbeitsgruppe um PD Dr. Dirk Dorfs ist eine Arbeitsgruppe in der Abteilung Funktionale Nanostrukturen und befasst sich mit der Synthese komplexer kolloidal dispergierter Nanopartikel und der Untersuchung ihrer (vor allem optischen) Eigenschaften.

Arbeitsgruppe Dorfs im Februar 2019 v.l.n.r. : Dirk Dorfs, Zunhao Wang, Max Niemeyer, Franziska Lübkemann, Patrick Bessel, Rasmus Himstedt

UNSERE FORSCHUNGSSCHWERPUNKTE

FORM- UND ZUSAMMENSETZUNGSKONTROLLE BEI DER KOLLOIDCHEMISCHEN NANOPARTIKELSYNTHESE

Die Arbeitsgruppe Dorfs beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der kolloidchemischen Synthese von Nanopartikeln. Besondere Expertise besteht auf dem Gebiet der Synthese von Nanopartikeln mit nicht trivialer (quasisphärischer) Form. So werden z.B. kontrolliert Nanopartikel in Form von Stäbchen oder verzweigten Multipods hergestellt. Ebenso werden z.B. kontrolliert hohle oder partiell konkave Nanopartikel hergestellt (letztere sind z.B. Interessant, da Sie zu Schlüssel-Schloss-Erkennungsreaktionen fähig sind).  

Einflüsse auf die optischen Eigenschaften durch die kombination mehrerer Materialien in Hybrid-Partikeln oder Eigenschaftsveränderungen durch die Variation von Form und Zusammensetzung werden ebenfalls intensiv erforscht. Kombinationen von Metallen mit Oxiden oder Chalcogeniden können im Hinblick auf mögliche technische Anwendungen vorteilhafte synergetische Effekte besitzen und sind daher für den Arbeitskreis von Interesse.

ALTERNATIVE PLASMONISCHE MATERIALIEN

Ein Fokus der Arbeitsgruppe liegt auf Nanopartikeln mit sogenannten lokalisierten Oberflächenplasmonenresonanzen (LOPRs). Diese LOPR sind an frei bewegliche Ladungsträger gebunden und werden daher in der Literatur ganz überwiegend an metallischen Nanopartikeln untersucht.

In der Arbeitsgruppe Dorfs werden alternative Materialien (d.h. nicht elementare Metalle) in Bezug auf ihre plasmonischen Eigenschaften untersucht. Dies können z.B. metallische Verbindungen (z.B. verschiedene Kupfer- und Nickelchalkogenide) aber auch entartet dotierte Materialien wie z.B. Cu2-xSe oder verschiedene Leitfähige Gläser (ITO etc.) sein. 

Besonders interessant ist dabei, das diese alternativen plasmonischen Materialien vollkommen neue Möglichkeiten besitzen, welche elementare Metalle i.d.R. nicht aufweisen (z.B. über den Dotierungsgrad einstellbare Ladungsträgerdichten oder auch starke temperaturabhängige Leitfähigkeit).

TEMPERATURGRADIENTEN AUF DER NANOMETERSKALA

In der AG Dorfs werden die Effekte von durch Laserpulse induziertes starkes Aufheizen auf die Form und die Struktur von kolloidal dispergierten Nanopartikeln untersucht. Weiterhin soll geklärt werden ob und wie sich kurzzeitig stark aufgeheizte Nanopartikel für die Aktivierung chemischer Reaktionen auf Ihrer Oberfläche und in der umgebenden Lösung eignen.

Durch einen einzelnen hochintensiven Laserpuls (von wenigen Pikosekunden oder Nanosekunden Dauer) kann z.B. ein plasmonisches kolloidal dispergiertes Nanopartikel um über 1000°C erwärmt werden, ohne das die umgebende Lösung mit erwärmt wird (da das Laserlicht nur von dem Partikel, nicht aber vom Lösungsmittel absorbiert wird).

Durch dieses starke Aufheizen kann z.B. eine Phasenumwandlung hin zu einer Hochtemperaturphase am Nanopartikel selbst beobachtet werden oder es können chemische Reaktionen an auf der Oberfläche gebunden Molekülen induziert werden.

FORSCHUNGSGERÄTE DER ARBEITSGRUPPE DORFS

Die Geräte der Professur für Funktionale Nanostrukturen werden von Mitarbeitern der Arbeitsgruppen betreut und gruppenübergreifend verwendet.

Auf Anfrage untersuchen wir auch Proben anderer Arbeitsgruppen.

  • CARY 5000 UV-Vis-NIR Spektrophotometer

    Der Abteilung für funktionale Nanostrukturen steht ein CARY 5000 Spektrophotometer des Herstellers Agilent Technologies zur Verfügung. Dieses high-end Spektrometer ermöglicht Transmissions- und Extinktionsmessungen von Flüssigkeiten, beschichteten transparenten Materialien und Pulvern in einem spektralen Bereich von 175-3300 nm in hoher Auflösung. Zusätzlich kann das Gerät bei Bedarf mit erweiternden Accessoires wie einer DRA-2500 Ulbricht-Kugel für die Messung von Absorptions- und Reflexionsspektren oder eines thermostatgeregelten 1x1 Peltier-Küvettenhalters für temperaturabhängige Transmissions- und Extinktionsspektroskopie ausgestattet werden.

  • Horiba Fluoromax 4 Spektralfluorimeter

    Das Fluoromax-4 ist ein Bench-Top-Spektrofluorometer, das, neben der Aufnahme von Emissions- und Anregungsspektrum bis 850 nm, zeitkorrelierte Einzelphotonenzählungs-Lebensdauermessungen ermöglicht (TCSPC mit 200 ps Untergrenze). Das Gerät ist mit einem Doppelmonochromatorsystem ausgestattet und ermöglicht Messungen von flüssigen und festen Proben in speziellen Halterungen. Zur Bestimmung der Lebensdauer der Proben werden verschiedene NanoLED-Pikosekunden-Laserquellen mit Wellenlängen vom UV bis bis in den sichtbaren Bereich verwendet.

  • Continuum SL II-10 gepulster Laser

    Die Arbeitsgruppe Dorfs arbeitet mit einen Laser Setup, dessen Herzstück ein gepulster Neodym-YAG-Laser des Herstellers Continuum darstellt. Dieses Gerät ermöglicht es hochgenergetische Lichtpulse mit 5 ns länge, einer Wellenlänge von 1064 nm und einer maximalen Energie von 475 mJ pro Puls durch Lösungen mit Nanopartikeln zu schicken. Mit Hilfe von mehreren austauschbaren harmonischen Kristallen, lassen sich weitere Wellenlängen (532nm, 355 nm und 266 nm) erzeugen. Die auf die Probe treffende Energie lässt sich im vorhandenen Setup stufenweise mithilfe von OD-Filtern abschwächen und durch einen pyroelektrischen Energiesensor der Firma Coherent erfassen. Die bestrahlten Lösungen können mithilfe eines in den Küvettenhalter des Setups eingefassten Rührgerätes gerührt werden.

ARBEITSGRUPPENLEITUNG

Priv. Doz. Dr. rer. nat. Dirk Dorfs
Wiss. Mitarbeiterinnen/Mitarbeiter
Adresse
Callinstraße 3a
30167 Hannover
Gebäude
Raum
205
Priv. Doz. Dr. rer. nat. Dirk Dorfs
Wiss. Mitarbeiterinnen/Mitarbeiter
Adresse
Callinstraße 3a
30167 Hannover
Gebäude
Raum
205
Mehr Informationen über PD Dr. Dirk Dorfs