Oxidische Nano-"Cannelloni" durchleuchtet		erstellt am 25. 02. 08
Wien (tu) - Wenn aus nanoskaligen Oxid-Drähten durch oberflächenchemische Veränderungen plötzlich kleine "Cannelloni" entstehen, ändert sich nicht nur die Gestalt sondern mit ihr auch die photoelektronischen Eigenschaften. MaterialchemikerInnen der Technischen Universität (TU) Wien nutzten diesen vielversprechenden Effekt für ihre Untersuchungen und versprechen sich dadurch neue Konzepte für die Photokatalyse und die Energiegewinnung durch Solarzellen. Aus dünnen Schichten aufgebaute Titanoxid-Drähte lassen sich durch die Behandlung mit Säure in Nanoröhren, vergleichbar mit der Form von Cannelloni, umwandeln und viceversa. Mit der gezielten Modifizierung der Festkörpergestalt können auch die photoelektronischen Eigenschaften verändert und für verschiedenste Nutzungen erforscht werden. "Wir konnten feststellen, dass sich Na2Ti3O7-Nanodrähte durch Säure in Nanoröhren umwandeln und dieser Vorgang durch Basen umgekehrt werden kann. Bei den Drähten zeigt sich Photolumineszenz, d.h. Lichtemission, die auf die Deaktivierung eines photoangeregten Zustandes zurückzuführen ist. Im Unterschied dazu ist bei den Röhren die Photolumineszenz unterdrückt und dafür die Ladungstrennung stärker. Mit letzterem ist die räumliche Trennung von entgegengesetzten Ladungen gemeint, wodurch diese chemisch verwertet werden können", erläutert Oliver Diwald, Universitätsdozent am Institut für Materialchemie der TU Wien. Der gegenläufige Zusammenhang von Ladungstrennung und Photolumineszenz, den Alexander Riss und Oliver Diwald in Kooperation mit Johannes Bernardi (Universitäre Service-Einrichtung für Transmissions-Elektronenmikroskopie) beobachten konnten, ist nur ein Beispiel für das große Potenzial von solchen Nanomaterialien, die als Modellsysteme zur Aufklärung chemischer Prozesse dienen. Riss: "Die Tatsache, dass die photoelektronischen Eigenschaften von Titanoxid-Materialien kontrollierbar gemacht werden können, erhöht ihre Bedeutung bei konkreten photokatalytischen Anwendungen. Sie spielen beim Abbau von Schadstoffen in Abwässern und Abgasen eine entscheidende Rolle. Außerdem werden Titanoxid-Elektroden zur Energiegewinnung aus dem Sonnenlicht in Form von Solarzellen oder für elektrolytische Zellen zur Wasserstoffherstellung eingesetzt." Die Forschungsgruppe um Oliver Diwald möchte mit dem Projekt "Ladungstrennung an Titandioxid-Nanokristallen" in erster Linie wichtige Erkenntnisse für die Grundlagenforschung liefern. Das Vorhaben wird vom Fond zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) unterstützt. Der Zusammenhang zwischen Gestalt und photoelektronischen Eigenschaften der Nanometer-großen Oxid-Teilchen konnte Anfang des Jahres (Riss et al. Angew. Chem. Int. Ed. 47 (2008) 1496-1499) in der internationalen Ausgabe der renommierten Zeitschrift "Angewandte Chemie" veröffentlicht werden.
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