Félvezető nanorészecske alapú hibrid gélstruktúrák

Semiconductor nanoparticle-based hybrid gel structures

Abstract

Modern nanoparticle-based aerogels are a novel class of nanomaterials with unique optical, electronic and structural properties. While conventional aerogels are mostly made of polymers, oxides or carbon and prepared via sol-gel method, nanoparticle aerogels are fabricated via the controlled destabilization of a highly concentrated nanocrystal solution containing tailored building blocks. In the presentation, the synthetic opportunities of different semiconductor and semiconductor-metal hybrid gel structures are presented with special focus on the building block design, colloidal interaction manipulation and the control over the evolution of interconnected nanocrystal gel networks. The functional gel structures possess high porosity, hyperbranched backbone structure as well as special optical properties, which cannot be achieved by using simply dispersed nanoparticles. Due to the well-designed energy landscape of the building blocks, the photogenerated charge carriers can be separated and utilized in (spectro)electrochemical processes, which makes these macrostructures promising candidates, among others, in sensing and photocatalysis.

Kivonat

A modern nanorészecske alapú aerogélek egy olyan új típusú anyagcsalád, melyek egyedi optikai, elektronikai és szerkezeti tulajdonságokkal rendelkeznek. Míg a konvencionális aerogélek szol-gél eljárással készülnek döntően polimerekből, oxidokból vagy szénből, a nanorészecskés gélek egy tömény kolloid szol kontrollált destabilizálásával jönnek létre, tervezetten szintetizált építőkövekből. Az előadásban a különböző félvezető és félvezető-fémes hibrid gélstruktúrák előállítási lehetőségeiről lesz szó különös tekintettel a nanorészecskék tervezésére, a kolloid kölcsönhatások hangolására és a létrejövő részecskés hálózat kialakulásának szabályozására. Az így előállított gélek nagy porozitással, erősen elágazó szerkezettel, valamint olyan speciális optikai tulajdonságokkal rendelkeznek, melyek nem jönnek létre a részecskék oldataiban. Az építőkövek tervezett sávszerkezetének és energianívóinak következtében a gerjesztett töltéshordozók térben és időben szeparálhatóak, így felhasználhatóak (spektro)elektrokémiai folyamatokban. Ezen tulajdonságok teszik különlegesen érdekessé ezen szerkezeteket többek között a szenzorikában és a fotokatalízisben.