Optische Aktivierung von Metalloxid-Halbleitern
In der heterogenen Katalyse ist die Steigerung bzw. Aktivierung der Reaktivität von Metalloxiden zur Umsetzung von Gasen mit Hilfe optischer Anregung bereits ein etabliertes Forschungsthema.
Die beobachteten Effekte, wie z.B. gesteigerte Aktivität oder eine verbesserte Selektivität, sind auch im Bereich der Halbleiter basierten Gassensoren von hohem Interesse. Trotzdem gibt es bisher nur wenige systematische Studien zur Anwendung von optischer Anregung zur Verbesserung der Sensoreigenschaften. Dies ist wohl hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Eindringtiefe des Lichts in den Festkörper begrenzt ist und deshalb typischerweise nur oberflächennahe Bereiche durch die Beleuchtung direkt beeinflusst werden. Die Mikro- und Nanostruktur hat deshalb entscheidenden Einfluss auf die Sensoreigenschaften und detaillierte Kontrolle dieser Struktur ist erforderlich.
Durch Verwendung verschiedener Strukturierungsverfahren, wie z.B. Nanocasting (Kooperation mit dem Arbeitskreis Tiemann), sind wir in der Lage, geeignete Modellsysteme zu präparieren und den Einfluss optischer Aktivierung von strukturbedingten Eigenschaften der Sensorschichten zu separieren. Geordnet mesoporöse Metalloxide stellen außerdem vielversprechende Materialsysteme für Anwendungen dar. Gezieltes Design von der Nanostruktur (Porengeometrie und Größe) bis hin zur Makrostruktur (Größe der strukturierten Partikel) ermöglicht eine Einflussnahme z.B. auf Diffusionseigenschaften der Sensorschichten sowie auf die Durchlässigkeit für Licht.
Durch Optische Aktivierung ist es möglich, Aktivität von Sensorschichten derart zu steigern, dass sogar Sensorik auf Basis von Metalloxid-Halbleitern (In2O3) bei Raumtemperatur möglich ist. Beispiele finden Sie unter dem Punkt Publikationen.