Novel functional 2D-materials based on nanoporous alumina lattices

基于纳米多孔氧化铝晶格的新型功能二维材料

基本信息

  • 批准号:
    348124222
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Grants
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2016-12-31 至 2020-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Within the scope of this project, we propose to modify several important compositional, morphological, and optical properties of porous anodic aluminium oxide (PAOX) films for the first time, and explore their potential use in diverse emerging fields of nanotechnology, as well as in the fabrication of novel 2D inverse photonic systems that can be theoretically predicted, but have never been reported till date.It is widely known that the conventional fabrication of PAOX layers results in a high content of entrapped acid electrolyte impurities. This anionic contamination impedes many practical applications and leads to changeable thermal, mechanical, and especially optical properties of 2D-photonic alumina crystals. We intend to develop a novel non-destructive, low-temperature method for minimizing the content of undesired reactive electrolyte species, achieving reproducible optical constants (refractive indices), and retention of other versatile properties of 2D amorphous porous films, such as the mechanical stability, optical transparency, and solubility in a moderately concentrated acidic and alkaline medium.Furthermore, we plan to achieve a homogeneous in situ doping of the PAOX matrix with chromium or titanium ions, followed by the conversion into ruby or sapphire 2D photonic lattices for lasing applications. Although ruby and sapphire are conventional solid-state laser materials, their application in the manufacturing of inverse 2D photonic laser architectures still remains unexplored.In addition, we propose controllable randomization of the nanopore layout to achieve bio-inspired, black antireflective PAOX surfaces for light entrapping (similar to black silicon, based on so-called "moth eye effect"). Although PAOX is not intrinsically black, the absorption of light can be theoretically achieved within the transparent dielectric medium due to the photonic effects and destructive optical interference.
在本项目的范围内,我们首次提出了对多孔阳极氧化铝(PAOX)薄膜的几个重要的成分、形态和光学性质的修饰,并探索了它们在各种新兴纳米技术领域的潜在应用,以及在制备新型2D逆光子系统方面的潜在应用,这些系统可以从理论上预测,但到目前为止还没有报道。众所周知,传统的PAOX层的制备导致了高含量的酸性电解液杂质。这种阴离子污染阻碍了许多实际应用,并导致了2D-光子氧化铝晶体的热、机械、特别是光学性质的变化。我们打算开发一种新的非破坏性的低温方法,以最大限度地减少不需要的反应电解质物种的含量,获得可重复的光学常数(折射率),并保持2D非晶多孔薄膜的其他多种性质,如机械稳定性,光学透明度,以及在中等浓度的酸性和碱性介质中的溶解性。此外,我们计划实现在PAOX基质中均匀地原位掺杂铬或钛离子,然后转换为红宝石或蓝宝石2D光子晶格用于激光应用。尽管红宝石和蓝宝石是传统的固体激光材料,但它们在制造反向2D光子激光器结构中的应用仍未被开发。此外,我们还提出了可控的随机化纳米孔布局来获得仿生的、黑色减反射的PAOX表面以实现光捕获(类似于黑色硅,基于所谓的飞蛾眼睛效应)。虽然PAOX本质上不是黑色的,但由于光子效应和破坏性光学干涉,理论上可以在透明介质中实现光的吸收。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spectroscopic studies of dye-doped porous alumina membranes
Controllable Reduction of Anionic Contamination in Degradable Amorphous Anodic Alumina Nanoporous Membranes
  • DOI:
    10.1021/acsanm.0c02527
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    M. Pashchanka
  • 通讯作者:
    M. Pashchanka
Synergistic Physical and Chemical Enhancement Effects Observed on Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Substrates of Silver-Coated, Barrier-Type Anodic Alumina
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.0c00552
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    S. Okeil;M. Pashchanka;Silvio Heinschke;M. Bruns;J. J. Schneider-J.
  • 通讯作者:
    S. Okeil;M. Pashchanka;Silvio Heinschke;M. Bruns;J. J. Schneider-J.
Strong coupling in the novel dye / alumina membrane metamaterial
新型染料/氧化铝膜超材料中的强耦合
Long-Range Hexagonal Pore Ordering as the Key to Controlling SERS Efficiency in Substrates Based on Porous Alumina
长程六方孔有序是控制多孔氧化铝基底 SERS 效率的关键
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.0c02761
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    M. Pashchanka;S. Okeil;J. J. Schneider
  • 通讯作者:
    J. J. Schneider
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