09.12.2020

Licht schwächt magische Nanoteilchen

Bindungsverhalten in Cadmiumselenid-Clustern untersucht.

„Magische Nanoteilchen“ haben besondere Eigenschaften: Sie bestehen aus nur wenigen Atomen, aber weil diese sich in einer besonderen Kristall­struktur anordnen, sind die Partikel extrem stabil. Es sei denn, man bestrahlt sie mit Licht. Wissen­schaftler vom Center for Nano­integration der Universität Duisburg-Essen haben heraus­gefunden, dass sich solche Materialien schon grundlegend verändern, sobald sie mit optischen Methoden lediglich analysiert werden sollen. 

Abb.: Modell eines Cadmium­selenid-Clusters, der von organischen Molekülen...
Abb.: Modell eines Cadmium­selenid-Clusters, der von organischen Molekülen umgeben ist. (Bild: F. Muckel et al., UDE)

Aus gerade einmal 26 Atomen bestehen die Cadmium­selenid-Partikel, mit denen sich die Forscher um Franziska Muckel, Leiterin der Arbeitsgruppe Elektro­energetische Funktions­materialien, beschäftigten. Die Atome sind fest in einer Kristall­struktur angeordnet, so dass dieser Aufbau die Partikel ausgesprochen stabil macht. Gemeinsam mit der Seoul National University und dem Max-Planck-Institut für Eisen­forschung in Düsseldorf konnten die Forscher jedoch nachweisen, dass Licht ab einer bestimmten Wellenlänge die Bindungen innerhalb dieser Halbleiter-Nanoteilchen sehr stark schwächt; gleich hundert Mal stärker als in dem gleichen Material mit deutlich größeren Abmessungen.

Optische Analyse­verfahren kommen so in diesen Dimensionen an ihre Grenzen: Anstatt nur Material­eigenschaften aufzuklären, verändern sie das untersuchte Material selbst. Da magische Nanoteilchen ein wichtiger Zwischen­schritt sind auf dem Weg zu größeren funktionellen Partikeln, ist diese Erkenntnis wegweisend. Muckel will das Ergebnis nun ganz praktisch nutzen: „Auf lange Sicht planen wir, aus ähnlichen Materialien Bauelemente zu entwickeln, die Licht in Ladungs­träger umwandeln und damit als optische Sensoren dienen könnten.“

UDE / JOL

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