Mesostrukturierte, transparente, leitfähige Oxide : Synthese, Charakterisierung und Anwendungen

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Diese Arbeit befasst sich ausführlich mit der Mesostrukturierung von transparenten leitfähigen Oxiden (TCOs) und der daraus resultierenden Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Diese Materialien begegnen uns bereits täglich z. B. in Form von Touchscreens und Solarzellen.Zunächst werden dabei einige Grundlagen zu TCOs, deren elektrischer Leitfähigkeit und zu Methoden der Mesostrukturierung aufgezeigt. Insbesondere wurden die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von mesoporösem Zinn-dotiertem Indiumoxid (ITO) untersucht. ITO ist das gängigste TCO-Material. Im Ergebnisteil werden einige Systeme und Möglichketen zur Generierung von Mesoporen vorgestellt. Der Einfluss der Mesostruktur auf die optischen und elektrischen Eigenschaften wird dabei u. a. mit Analysemethoden wie Elektronenmikroskopie, Klein- und Weitwinkelröntgenstreuung, Gas-Physisorption sowie UV/Vis- und Impedanzspektroskopie genauestens untersucht und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen aufgedeckt.Bei der Synthese kommen spezielle Block-Copolymere zum Einsatz, die von der BASF zur Verfügung gestellt wurden. So können Materialien mit besonders großen Mesoporen generiert werden. Es zeigt sich, dass bei gleicher Kristallitgröße die Leitfähigkeit dieser Materialien ausschließlich von der Porengröße bzw. der Porenwanddicke abhängig ist.Diese Materialen zeigen vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in einer Reihe von Gebieten. Im Rahmen der Arbeit wird erläutert, wie Cytochrom C in mesoporösen ITO-Filmen immobilisiert werden kann und damit als spektroskopisch auslesbarer Biosensor für die Detektion von Superoxid-Radikalanionen verwendet werden kann.Außerdem wird gezeigt, wie diese Filme als Host-Matrix für Farbstoff-sensibilisierte Solarzellen (DSSCs) dienen können. Weitere Anwendungen als Elektrodenmaterial beinhalten beispielsweise die elektrochemische Polymerisation von Anilin im porösen Netzwerk. Der Schaltvorgang und dessen Stabilität werden dabei über in-situ UV-Vis-Messungen verfolgt.Zusammenfassend liefert diese Arbeit neue Einblicke in die physikalischen Eigenschaften von TCO-Materialien und deckt neue Anwendungsgebiete auf.

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