Nanotribologie und Nanostrukturierung von Oberflächen

Energetischer Kristall (2,4,6-Trinitrophenol, Pikrinsäure) auf Goldunterlage vor nanotribologischem Experiment

Der Fachbereich beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung von Analyseverfahren zur Tribologie, Mechanik, Elektrik und Optik auf der Sub-Mikrometerskala. Weitere Themen sind die Untersuchung und Aufklärung einer Vielzahl von Versagens- und Schadensmechanismen an Kompositen, Oberflächen und Grenzflächen polymerer, anorganischer und metallischer Festkörper.

Arbeitsschwerpunkte und Kompetenzen

• Initiierung von energetischen Materialien auf der Nanoskala
• Bildgebende Messungen an schwingenden mikro- und nano-elektromechanischen Systemen (MEMS, NEMS) mit Sub-Nanometer-Empfindlichkeit
• Mechanische, quasi-statische Steifigkeit dünner Polymerfilme, Polymeradhäsion auf Substraten, Viskoplastizität
• Dynamisch-mechanische Verfahren zur Bestimmung von Real- und Imaginärteil der Steifigkeit an Nanokontakten
• Einfluss von Nanopartikeln, -fasern und Drähten auf die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Polymerumgebung sowie auf Abbau und Beständigkeit
• Elektrische Leitfähigkeit dünner Polymerfilme, Dotierungs- und Morphologieeinfluss unter Gleichspannung und Wechselspannung
• Lokale inverse Piezoaktivität und Elektrostriktion an Polymeren und Keramiken
• Untersuchungen an Faser- und Nanokompositen, Versagensmechanismen und Selbstheileffekte
• Einfluss niederenergetischer Elektronen auf biorelevante Moleküle (DNA, Proteine), Schadensmechanismen und Schutzmechanismen, Schaltvermögen
• Abriebschutzschichten für Plasmonenresonatoren und optisch aktive Nanodrähte
• Berechnung von Reibverhalten, Rissbildung, Wechselwirkung von Elektronen mit Materie und Plasmonenresonanz
• Konstruktion und Aufbau von Nanoantrieben für hohe Lasten, Geschwindigkeiten oder Verfahrwege

Methoden und experimentelle Ausstattung

• Rasterelektronenmikroskopie, auch mit Wasserdampfpartialdruck, energiedispersive Röntgenanalyse, Elektronenstrahllithographie
• Hybridbetrieb aus Rasterkraftmikroskopie oder optischer Rasternahfeldmikroskopie mit Elekronenmikroskopie
• Rasterkraftmikroskopie im Kontakt, intermittierenden Kontakt und Nicht-Kontakt zur Messung mechanischer, elektrischer, magnetischer, elektrochemischer und elektromechanischer Eigenschaften von Festkörpern, Oberflächen und Grenzflächen; Rasterkraft-Lithographie, Rastertunnelmikroskopie
• Konfokale RAMAN-Mikroskopie
• Monte-Carlo-basierte Berechnungen der Wechselwirkung von Elektronen mit Festkörpern, Trajektorien, Energieverteilung in Transmission und Reflexion, Röntgen- und Chemolumineszenzintensitäten
• Berechnung der Wechselwirkung periodischer Strukturen mit elektromagnetischen Feldern mittels einer Finite-Differenzen-Methode im Zeitbereich
• Berechnung von Reibverhalten, Reibschichtbildung, Rissbildung mit Hilfe der Methode der beweglichen zellulären Automaten
• Spincoating, Aufdampfanlagen, Elektro-Spinning

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